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1. Electroencéphalographie : EEG
Applications

L’électroencéphalographie permet de visualiser l’activité électrique du cerveau.
En neurologie, la principale application de l’EEG est l’épilepsie mais elle est aussi utilisée
pour investiguer de nombreuses autres patholqgies telles que les troubles du sommeil, les
déficits sensoriels …

L’ EEG est aussi utilisée en neurosciences cognitives pour étudier les corrélations
neuronales de l’activité mentale, depuis les processus moteurs jusqu’aux processus
complexes de la cognition (attention, mémoire, lecture)

Technologie

L’électroencéphalographie (EEG) mesure directement l’activité électrique du cerveau qui
est enregistrée par des capteurs posés sur la tête. Cette technique offre une excellente
résolution temporelle. Le cerveau n’étant jamais inactif, la technique consiste à répéter une
même stimulation un grand nombre de fois puis à extraire la séquence des évènements
électriques entraînés par cette stimulation: c’est ce qu’on appelle le potentiel évoqué.
L’EEG étudie donc à quel moment et sur quel capteur les évènements électriques se
produisent. L’analyse mathématique du signal permet de reconstruire les sources du signal
électromagnétique et ainsi de visualiser les régions d’où sont émis les potentiels évoqués.

Avantages

Résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde (de l’ordre de la seconde pour l’IRMf et
de la minute pour la TEP)

Technique non invasive ne nécessitant pas la coopération du sujet

Inconvénients

Résolution spatiale limitée

2. Magnétoencéphalographie (MEG)

Applications

Elle permet de visualiser l’activité magnétique du cerveau.
Ses domaines d’application sont les neurosciences cognitives, la neurologie et la
psychiatrie.

Technologie

La MEG mesure les champs magnétiques induits par l’activité cérébrale. L’intérêt de la
MEG réside dans le fait que, contrairement aux champs électriques, les champs
magnétiques ne sont quasiment pas déformés par leur passage au travers des tissus
organiques (notamment l’interface entre le liquide céphalo-rachidien et le crâne). Tout
comme avec l’EEG, il est possible, via une analyse mathématique du signal, de
reconstruire les sources du signal électromagnétique. Cela permet de visualiser les régions
d’où sont émis les potentiels évoqués.

Avantages

Résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde

Meilleure résolution spatiale qu’avec l’EEG (de l’ordre de 2 à 3 mm)

Inconvénients

Temps de traitement des données considérablement allongé

3.Imagerie par résonance magnétique (IRM)

Applications

L’Imagerie par Résonance Magnétique permet de visualiser les zones anatomiques du cerveau: elle fournit des coupes virtuelles montrant les détails anatomiques avec une
précision millimétrique. L’IRM permet donc de repérer les modifications anatomiques du cerveau.

En pratique médicale, elle est utilisée pour distinguer les tissus pathologiques des tissus sains (par exemple les tumeurs du cerveau).
En neurosciences, l’IRM est utilisée pour cartographier les différentes zones du cerveau aussi bien sur les personnes en bonne santé que chez des personnes atteintes d’affections
neurologiques.

Technologie

La technologie de l’IRM repose sur l’utilisation des propriétés magnétiques des noyaux atomiques. Soumis à une onde électromagnétique de fréquence adaptée, ils changent
d’orientation et émettent des signaux lorsqu’ils retrouvent leur position d’origine. L’examen d’IRM consiste à appliquer des champs magnétiques de puissance et d’incidence variables et à enregistrer le signal émis. Grâce à des outils mathématiques puissants (transformation de Fourier), des images en 2 ou 3 dimensions sont recréées. En faisant varier les paramètres de l’acquisition des données, il est possible d’améliorer le contraste des images.

Avantages

Technologie sans danger pour le patient (contrairement aux techniques qui utilisent les rayons X), autorisant la répétition des examens sur un même patient

Bonne résolution spatiale bi et tridimensionnelle (précision de l’ordre du millimètre) Possibilité de générer une grande quantité de contrastes pour une même image

Inconvénients

Technique proscrite sur les sujets porteurs de dispositifs métalliques (pacemarkers,implants … )
Technique coûteuse. Nécessite la coopération du patient qui doit rester immobile.

La DTI (Diffusion Tension Imaging)

La DTI est une technique qui consiste à combiner plusieurs images IRM en faisant varier le gradient de diffusion magnétique: elle permet de visualiser les connexions entre les différents centres fonctionnels du cortex cérébral (en pratique il s’agit de visualiser les faisceaux d’axones qui transmettent les informations d’une zone à l’autre) et de
renseigner sur l’intégrité de la substance blanche.

En neurosciences, cette technique, complémentaire des images obtenues par IRMf, apporte de nouvelles clés à la compréhension du fonctionnement du cerveau
et permet aussi d’étudier les maladies de la substance blanche.

4.Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)

Applications

L’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) permet de visualiser l’activité fonctionnelle du cerveau lors d’une pensée, d’une action ou d’une expérience. L’IRMf est la technique de choix pour l’étude des processus cognitifs humains chez le sujet sain ou le patient. Elle peut être utilisée conjointement avec les études comportementales, l’EEG et la MEG.

En neurologie et en psychiatrie, l’IRMf est utilisée pour comprendre, et à terme diagnostiquer et effectuer le suivi des affections neurologiques.

Technologie

Par un mécanisme encore mal expliqué, les régions cérébrales actives à un moment donné voient leur débit sanguin augmenter. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) exploite ce mécanisme concrétisé par le signal BOLD (Blood Oxygen Level Dependant): elle détecte l’augmentation locale et transitoire du débit sanguin par
aimantation de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges. Par reconstruction mathématique, l’IRMf permet de localiser les régions du cerveau spécialement actives lors
d’une pensée, d’une action ou d’une expérience.

Avantages

Résolution spatiale de l’ordre 3 à 6 millimètres.

Technologie sans danger pour le patient, autorisant la répétition des examens sur le même patient.

Inconvénients

Résolution temporelle d’environ une seconde, relativement faible par rapport aux techniques (EEG, MEG voir ci-dessous). Ce problème est pallié par l’utilisation combinée
de l’IRMf, l’EEG et la MEG.
Technique proscrite sur les sujets porteurs de dispositifs métalliques (pacemarkers, implants … )
Nécessite la coopération du patient qui doit rester immobile.

5.Tomographie par Emission de Positrons (TEP)

Applications

La Tomographie par Emission de Positrons (TEP) produit une image fonctionnelle de certaines zones du cerveau avec une précision de niveau moléculaire.

En médecine, la TEP est un outil de choix pour préciser le diagnostic des tumeurs.
En neurosciences cognitives, la TEP est utilisée pour étudier les relations entre les processus psychologiques ou pathologiques et l’activité cérébrale.
En neurologie et en psychiatrie, la TEP permet de visualiser les groupes de neurorécepteurs ou de protéines neuronales impliqués dans de nombreuses maladies
neurologiques ou psychiatriques (maladie d’Alzheimer, dépression … ). Grâce à la TEP, il est par exemple possible de comparer le fonctionnement des neurorécepteurs de patients atteints de schizophrénie, de troubles de l’humeur et d’addictions à celui de sujets en bonne santé. A terme, la TEP devrait permettre d’effectuer le contrôle de l’efficacité
thérapeutique des médicaments à visée neurologique.

Technologie

La TEP est une technique d’imagerie nucléaire qui détecte les rayons émis par un traceur radioactif injecté au sujet. (Ce radiotraceur est fixé sur une molécule physiologiquement
active, elle-même capable de se fixer sélectivement par exemple sur les neurorécepteurs ou des protéines spécifiques). Les images de la concentration en radiotraceurs dans
certaines parties du cerveau sont alors reconstruites par traitement informatique des données.

De nombreux radiomarqueurs capables de se lier à des neurorécepteurs spécifiques sont développés pour la TEP. Par exemple, si la molécule active choisie pour la TEP est le
FDG, un analogue du glucose, les images obtenues donnent une information sur l’activité métabolique du cerveau (qui est consommatrice de glucose). D’autres radiomarqueurs
permettent de visualiser les neurorécepteurs impliqués dans certains troubles mentaux.
Par exemple, si le traceur se fixe sur les plaques amyloïdes du cerveau (protéines spécifiques de la maladie d’Alzheimer), l’image met en évidence l’étendue des lésions de
patients atteints de la maladie d’Alzheimer.

Avantages

Sous réserve de disposer du radiotraceur spécifique, la TEP permet le ciblage des zones à étudier.

Inconvénients

Exposition du patient aux radiations ionisantes.
Technique extrêmement coûteuse (liée à la proximité d’un cyclotron pour fabriquer les radiotraceurs)

Merci à la source :  Rapport_sur_la_neuroimagerie Ambassade de France à Washington