{"id":2707,"date":"2023-04-25T01:35:10","date_gmt":"2023-04-25T00:35:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=10977"},"modified":"2023-05-01T15:25:43","modified_gmt":"2023-05-01T14:25:43","slug":"journal-de-bord-de-notre-cerveau-a-tous-les-niveaux-3","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/2023\/04\/25\/journal-de-bord-de-notre-cerveau-a-tous-les-niveaux-3\/","title":{"rendered":"Journal de bord de notre cerveau \u00e0 tous les niveaux : quelques techniques d\u2019enregistrement de l\u2019activit\u00e9 nerveuse en temps r\u00e9el"},"content":{"rendered":"

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\u00c9tant toujours dans la phase de relecture finale de mon livre<\/a><\/span> jusqu\u2019\u00e0 la fin du printemps, je continue son \u00ab journal de bord<\/a><\/span> \u00bb en y publiant certains encadr\u00e9s qui n\u2019ont pu, faute d\u2019espace, trouver leur place dans le bouquin<\/a><\/span>. Celui-ci entretenant d\u00e9j\u00e0 des rapports \u00e9troits avec le site web Le cerveau \u00e0 tous les niveaux<\/em> et son blogue gr\u00e2ce \u00e0 diff\u00e9rents renvois, cette conversion ne fait donc qu\u2019\u00e9tendre une approche d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9sente depuis le d\u00e9but du projet. Je poursuis donc aujourd\u2019hui mon \u00ab nettoyage \u00bb du chapitre 6 en pr\u00e9sentant le fonctionnement de quelques techniques d\u2019enregistrement de l\u2019activit\u00e9 nerveuse en temps r\u00e9el, un peu comme je l\u2019avais fait pour les techniques d\u2019imagerie c\u00e9r\u00e9brale<\/a><\/span> qui, elles, ont une meilleure r\u00e9solution spatiale mais une moins bonne r\u00e9solution temporelle.<\/p>\n

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Comme les neurones sont petits, extr\u00eamement nombreux et qu\u2019il y a diff\u00e9rents types d\u2019activit\u00e9 \u00e9lectrique sur les dendrites, le corps cellulaire et l\u2019axone, interpr\u00e9ter ce qu\u2019on enregistre dans le cerveau pose des d\u00e9fis \u00e9normes. On peut descendre une \u00e9lectrode dans le milieu extracellulaire entre les neurones et capter ainsi la somme des activit\u00e9s \u00e9lectriques g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par diff\u00e9rents ph\u00e9nom\u00e8nes \u00e9lectrochimiques dans de nombreux neurones autour de sa pointe.<\/p>\n

\"\"<\/a>Ce signal est appel\u00e9 en anglais les \u00ab\u00a0local field potentials<\/strong><\/em>\u00a0\u00bb, ou LFP. En comparant cette activit\u00e9 \u00e0 un point de r\u00e9f\u00e9rence, ses variations peuvent \u00eatre mesur\u00e9es en millivolts. Typiquement, on enregistrera alors quelques milliers de neurones dans un rayon de 100 \u00e0 300 \u03bcm, parfois jusqu\u2019\u00e0 1 millim\u00e8tre, \u00e7a reste d\u00e9battu. On peut alors filtrer ce signal global pour isoler des ph\u00e9nom\u00e8nes oscillatoires dans des fen\u00eatres de fr\u00e9quences bien pr\u00e9cises. Par exemple, ce qu\u2019on capte dans les plus hautes fr\u00e9quences du signal, de 600 \u00e0 3 000 Hz, correspond \u00e0 la superposition des potentiels d\u2019action \u00e9mis par ces quelques milliers de neurones. Autour de 250 Hz, on filtre alors pour les LFP. Quant aux fr\u00e9quences plus basses que 200 Hz, elles seraient un reflet des inputs arrivant sur les dendrites des neurones avoisinants la pointe de l\u2019\u00e9lectrode dans un rayon plus large.<\/p>\n

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On arrive ensuite \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de l\u2019\u00e9lectrocorticogramme<\/strong>, c\u2019est-\u00e0-dire l\u2019application d\u2019\u00e9lectrode plus grosse directement sur la surface du cortex<\/a><\/span><\/strong>. Il faut donc ici aussi avoir ouvert le cr\u00e2ne, ce qui en fait une technique invasive peu utilis\u00e9e chez l\u2019humain sauf dans des cas o\u00f9 les patients sont en attente d\u2019une chirurgie c\u00e9r\u00e9brale pour l\u2019ablation d\u2019une tumeur ou d\u2019un foyer \u00e9pileptique, o\u00f9 l\u2019ouverture du cr\u00e2ne sera de toute fa\u00e7on n\u00e9cessaire. On capterait alors l\u2019activit\u00e9 d\u2019encore plus de neurones dans un rayon d\u2019environ 3 millim\u00e8tres autour de l\u2019\u00e9lectrode<\/a><\/span><\/strong>. Le niveau suivant est celui de l\u2019\u00e9lectroenc\u00e9phalogramme<\/strong>, ou EEG, qui permet d\u2019enregistrer l\u2019activit\u00e9 \u00e9lectrique globale du cerveau en accolant des petites \u00e9lectrodes sur le cuir chevelu.<\/p>\n

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Cette technique non invasive a \u00e9t\u00e9 mise au point d\u00e8s le milieu des ann\u00e9es 1920 par l\u2019allemand Hans Berger. S\u2019il a pu enregistrer de si faibles courants \u00e0 travers les m\u00e9ninges, le cr\u00e2ne et le cuir chevelu, c\u2019est parce que les dendrites apicaux des neurones pyramidaux du cortex pointent tous vers la surface et que l\u2019activit\u00e9 synchrone qui s\u2019y d\u00e9roule simultan\u00e9ment est juste suffisamment forte pour qu\u2019on puisse la d\u00e9tecter \u00e0 la surface du cr\u00e2ne en l\u2019amplifiant beaucoup. Contrairement \u00e0 d\u2019autres techniques d\u2019imagerie c\u00e9r\u00e9brale globale comme le PET scan<\/em> ou la r\u00e9sonance magn\u00e9tique fonctionnelle, l\u2019EEG est une mesure directe de l\u2019activit\u00e9 \u00e9lectrique neuronale avec une r\u00e9solution temporelle de l\u2019ordre de la milliseconde<\/a><\/span><\/strong>. Par contre, comme le voltage diminue avec le carr\u00e9 de la distance, l\u2019activit\u00e9 dans les structures sous-corticales est plus difficile \u00e0 d\u00e9tecter avec l\u2019EEG et la r\u00e9solution spatiale n\u2019est pas sa force. C\u2019est plut\u00f4t la possibilit\u00e9 de capter avec une grande pr\u00e9cision le moment o\u00f9 surviennent certains \u00e9v\u00e9nements dans le cerveau. Pour faire une analogie avec les gens l\u00e0-bas dans les estrades qui regardent le match de baseball, on est bien incapable de discerner qui parle \u00e0 qui en ce moment, mais si un coup de circuit est frapp\u00e9, on entendra \u00e0 cet instant pr\u00e9cis les cris de joie de la foule.<\/p>\n

Un peu de la m\u00eame fa\u00e7on, \u00e0 partir des ann\u00e9es 1970, on s\u2019est mis \u00e0 enregistrer l\u2019EEG durant la pr\u00e9sentation de toutes sortes de stimuli au sujet. \u00c7a d\u00e9clenche sur le trac\u00e9 de l\u2019EEG ce qu\u2019on appelle des potentiels \u00e9voqu\u00e9s<\/strong>. Par exemple, lorsque le dernier mot d\u2019une phrase est anormal, l\u2019EEG montre une d\u00e9flexion n\u00e9gative environ 400 millisecondes apr\u00e8s que le sujet finit de lire la phrase.<\/p>\n

Finalement, alors que l\u2019EEG enregistre \u00a0l\u2019activit\u00e9 \u00e9lectrique du cerveau, la magn\u00e9toenc\u00e9phalographie<\/strong>, ou\u00a0MEG, mesure le champ magn\u00e9tique \u00a0associ\u00e9 \u00e0 ce courant \u00e9lectrique gr\u00e2ce \u00e0 des d\u00e9tecteurs sensibles aux champs magn\u00e9tiques align\u00e9s autour de la t\u00eate. La MEG est la plus s\u00fbre des diverses technologies d’imagerie c\u00e9r\u00e9brale parce que la machine n\u2019envoie rien dans le cerveau et ne touche m\u00eame pas la t\u00eate.<\/p>\n

\"\"<\/a>L\u2019esp\u00e8ce de gros s\u00e9choir \u00e0 cheveux sous lequel on met notre t\u00eate contient de l’h\u00e9lium liquide \u00e0 -260\u00b0C qui refroidit des magn\u00e9tom\u00e8tres \u00e0 base de supraconducteurs qui deviennent alors extr\u00eamement sensibles aux faibles champs magn\u00e9tiques produits par nos neurones lorsque refroidis \u00e0 de telles temp\u00e9ratures. L’avantage de mesurer ces champs magn\u00e9tiques, m\u00eame s\u2019ils sont tr\u00e8s faibles, c’est qu’ils passent \u00e0 travers le cr\u00e2ne et autres tissus sans aucune distorsion, contrairement \u00e0 l’EEG dont le signal est plus brouill\u00e9. Le taux d’\u00e9chantillonnage temporel de la MEG est comparable \u00e0 celui de l\u2019EEG aux alentours de 1000 \u00e9chantillons par seconde et poss\u00e8de une r\u00e9solution spatiale assez fine de l\u2019ordre de quelques millim\u00e8tres<\/a><\/span><\/strong>. Et la technique ne cesse de se raffiner<\/a><\/span><\/strong>\u2026<\/p>\n

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. \u00c9tant toujours dans la phase de relecture finale de mon livre jusqu\u2019\u00e0 la fin du printemps, je continue son \u00ab journal de bord \u00bb en y publiant certains encadr\u00e9s qui n\u2019ont pu, faute d\u2019espace, trouver leur place dans le bouquin. Celui-ci entretenant d\u00e9j\u00e0 des rapports \u00e9troits avec le site web Le cerveau \u00e0 tous […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[7],"tags":[1045,1046],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2707"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2707"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2707\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2711,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2707\/revisions\/2711"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2707"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2707"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/avance\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2707"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}