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1 - Introduction générale

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baharicot2's version from 2017-06-03 12:46

Etude structurale du SNC

Question Answer
2 techniques de neuro-imagerie non-invasives1) scanner aux rayons X
2) imagerie par résonance magnétique
2 types de techniques, lesquels ?1) techniques de traçage par injection d'un marqueur (étudie la structure)
2) techniques de traçage in vivo chez l'homme (DTI) (étudie le fonctionnement).
Traçage antérogradetraçage de la source (corps cellulaire) vers la cible (terminaison axonale), et captation du traceur par le corps cellulaire.
Traçage rétrogradede la cible (terminaison axonale) vers la source (corps cellulaire), et captation du traceur par l'axone.
Technique de traçage par injection d'un marqueur - principeinjection d'un traceur visualisable, capté par les neurones et transporté le long des axones ; sacrifice de l'animal et étude histologique pour observer les connexions.
Traceur viral- injection d'un virus qui infiltre le neurone
- transfert trans-synaptique = transmission du virus à l'ensemble des neurones inter-connectés
- identification d'un réseau de neurones.
Traceur moléculairetraceur non trans-synaptique qui ne se transmet pas de synapse à synapse ; pas de marquage des connexions interneurones mais seulement d'un neurone.
Utilité de combiner traceur viral et moléculaireon obtient une image globale des connexions, des relais synaptiques et de leurs terminaisons.
Technique de traçage in vivo chez l'homme - butpermet d'identifier et de diagnostiquer des troubles de la connectivité cérébrale (ex: présence d'une tumeur = modification de la plasticité du cerveau).
Technique de traçage in vivo chez l'homme - principes (3)- l'agitation des molécules dans un milieu peut créer une diffusion anisotropique ou isotropique
- la direction des molécules correspond à l'axe d'un axone
- permet d'étudier la connectivité à un niveau macroscopique (paquet de neurones).
Diffusion isotropiqueles molécules diffusent de façon identique dans les 3 dimensions de l'espace.
Diffusion anisotropiqueles molécules d'eau diffusent dans une certaine direction (ex: dans les axones, la mb limite leur diffusion donc elles migrent dans une direction // à l'axone.)
Stéréotaxietechnique de neurochirurgie qui consiste à positionner l'électrode de façon très précise, pour identifier une structure grâce à un système de coordonnées dans l'espace.
Stéréotaxie - avantageon peut contrôler chez l'homme des membres robotiques, grâce un ensemble de microélectrodes.
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Etude fonctionnelle du SNC

Question Answer
Citer les techniques "in vivo"(1) enregistrements unitaires de neurones
(2) enregistrement intracrâniens de potentiels de champs locaux
(3) électroencéphalographie et magnétoencéphalographie
(4) Imagerie par émission de positrions
(5) Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle
(6) Etude des conséquences d'une lésion cérébrale
(7) Stimulation magnétique trans-crânienne
Lesion studies - butétudier le retentissement fonctionnel d'une lésion cérébrale, afin d'émettre des hypothèses sur sa fonction
- chez l'animal après lésion expérimentale
- chez l'homme après traumatisme cérébral / AVC / accidents
Stimulation magnétique transcrânienne - 4 caractéristiques1) technique non-invasive
2) champ magnétique puissant généré par une bobine pdt un court instant, en regard d'une région corticale
3) champ magnétique génère champ électrique dans le cortex
4) perturbe l'activité des neurones sous jacents -> aire corticale transitoirement non-fonctionnelle.
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Enregistrements unitaires de neurones

Question Answer
Principes (2)- enregistrement extracellulaire des PA par une micro-électrode insérée à proximité d'un neurone
- l'application d'une stimulation tactile dans une région précise (champ récepteur) augmente la décharge du neurone étudié.
Méthode- le placement de l'électrode se fait sous anesthésie.
- la position des électrodes est contrôlée par stéréotaxie.
- l'enregistrement peut se faire chez l'animal éveillé.
Découvertepar Kufler et Mountcastle au début des années 1950.
Stéréotaxietechnique neurochirurgicale, utilisée pour atteindre précisément une structure grâce à un système de coordonnées dans l'espace (électrode positionnée selon des axes précis).
Limites- technique invasive, difficilement utilisable chez l'homme
- ne permet pas une vision d'ensemble de l'activité du SNC.
Résolution spatiale- très élevée (~10 µm)
- permet d'enregistrer l'activité et donc de caractériser les propriétés de réponse d'un seul neurone
- autopsie de l'animal révèle avec précision la position de l'électrode (on distingue où le neurone s'active).
Résolution temporelle- élevée (~1 ms)
- l'électrode enregistre directement l'activité électrique du neurone (on distingue à quel moment le neurone s'active).
Perception des visages (cortex inféro-temporal) l'activité du neurone est maximale si l'ensemble des éléments (bouche, yeux, figure ronde) sont présents ; sinon il répond de façon différente et moins forte.
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Enregistrements intracrâniens (LFP) et stimulation corticale directe

Question Answer
Principes (3)- macro-électrodes implantées en surface du cerveau pour le traitement chirurgical de l'épilepsie
- macro-électrodes = enregistrement de l'activité d'une population de neurones
- électrode permet d'étudier l'effet de la stimulation corticale directe.
Homoncule de Penfieldreprésentation de la surface du corps de la personne sur la surface du cortex somesthésique primaire, idem en miroir pour le cortex moteur primaire.
Désavantage de cette techniquela résolution spatiale est plus faible.
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Electroencéphalographie (EEG)

Question Answer
Principes (2)- électrode(s) placée(s) sur le cuir chevelu (scalp)
- enregistrement de l'activité électrique générée par l'activation synchrone d'une grande population de neurones.
Méthode (2)- pour chaque électrode, le signal enregistré correspond à la différence de potentiel entre cette électrode et une électrode référence.
- les enregistrements obtenus à partir de chaque paire d’électrons sont différents: chaque électrode céphalique échantillonne l'activité d'une population de neurones appartenant à des régions différentes du cerveau.
Résolution spatiale- relativement faible, empreinte d'incertitude
- EGG enregistre l'activité du cortex mais pas / très peu celui des structures sous-corticales.
Résolution temporelle- élevée, de l'ordre de la millisec.
- permet d'étudier la chronométrie des processus cérébraux impliqués dans le traitement du stimulus.
l'EEG n'enregistre qu'une fraction de l'activité électro-corticale. Citer les trois limitations / conditions- sommation spatiale
- configuration géométrique
- synchronisation temporelle.
Sommation spatialel'activité implique une population importante de neurones (les courants générés par un seul neurone ne sont pas mesurables sur le scalp).
Configuration géométriquela configuration géométrique des sources et puits du courant doit constituer un "champ ouvert".
Configuration de neurones en champ ouvertles dendrites apicaux ont une disposition parallèles les uns aux autres, il y a sommation et le courant est synchrone.
Configuration de neurones en champ ferméles dendrites apicaux ont une disposition radiaire (comme un soleil avec noyau central et ramifications vers l'ext), le dipole généré est donc annulé ; il y a sommation radiaire et l'électrode ne mesure rien.
Comment distinguer un PA d'un PPS ?- PA a une durée brève et se propage le long de la mb jusqu'à la terminaison nerveuse
- PPS a une durée plus longue car sa synchronisation est + facile dans une grande population de neurones.
Différence avec enregistrement unitaire de neurones ?- p/r à l'EGG, les signaux enregistrés par l'électrocorticographie reflètent l'activité d''une population bcp + focale de neurones.
- + de certitude quand à l'aire cérébrale où se trouve la source de l'activité électrique mesurée.
Avantages (5)1) non-invasif
2) peu coûteux
3) peut être réalisé sans collaboration du patient
4) diagnostic précoce de certaines pathologies
5) possibilité de répéter l'examen: suivi longitudinal avec monitoring aux soins intensifs et peropératoire, suivi de pathologies évolutives.
Synchronisation temporellel'activité de la population de neurones doit être synchrone (càd que les neurones doivent être activés en même temps).
Enregistrement de potentiels évoqués - comment lisser un EGG ?élimination des potentiels cérébraux spontanés et variables (= bruit de fond) en répétant le stimulus un grand nombre de fois, et en faisant la moyenne des tracés. Les potentiels spontanés s'annulent mais les potentiels évoqués restent constants dans le temps.
Sommation spatiale- orientation parallèle des dendrites apicaux des neurones pyramidaux (perpendiculaire p/r à la surface du cortex).
- les champs dipolaires de la population de cell. pyramidales activée de manière synchrone peut être représentée par un seul dipôle de courant équivalent.
Sommation temporelleles potentiels post-synaptiques survenant dans les dendrites apicaux ont une durée + longue que les potentiels d'action.
Le signal EGG recueilli sur le scalp provient majoritairement de ...la contribution des potentiels post-synaptiques générés dans les dendrites apicaux des neurones pyramidaux.
Positionnement des électrodes doit tenir compte de ...la géométrie des sillons et gyri, qui parasitent le dipôle résultant (dipôles équivalents tangentiel, radial ou radiaire).
Perception des visages chez l'homme - comment ?les stimulus visage ont une plus grande amplitude, car activent plus de neurones de manière synchrone.
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Imagerie par émission de positrons (PET-scan)

Question Answer
Principe- injection d'un traceur radioactif, utilisation d'une caméra sensible à la radioactivité
- on visualise les changements dépendants de l'activité du flux sanguin, du métabolisme tissulaire ou de l'activité biochimique.
Avantage- donne des images précises et 3D du cerveau
- utile chez des patients nécessitant un suivi proche.
Désavantage- on n'obtient pas une mesure directe de l'activité du cerveau (mesures métaboliques, flux sanguin,..)
- invasive
- résolution temporelle faible.
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Imagerie par résonance magnétique fonctionne (IRMf)

Question Answer
Butmeilleure approche pour visualiser les fonctions cérébrales sur base du métabolisme local.
Principes (5)- l'hémoglobine sanguin déforme les propriétés de résonance magnétique des noyaux d'hydrogène à proximité.
- la quantité de distorsion magnétique varie selon que l'hémoglobine contient de l'oxygène ou non.
- l'activation d'une zone cérébrale = consommation supplémentaire d'O2 et donc une augmentation du débit sanguin.
- rapport oxyHb / déoxyHb ↑, détecté par le signal BOLD
- on obtient une carte des zones actives cérébrales.
Réponse BOLD - 3 étapes(1) baisse initiale du signal
(2) réponse hémodynamique
(3) retour à la ligne de base.
Avantages (2)- technique non-invasive
- résolution spatiale élevée: meilleure que l'EEG, permet de déterminer avec + de certitude les structures cérébrales activées par le stimulus.
Désavantages (2)- résolution temporale faible (- bon pour étudier la chronométrie des processus cérébraux).
- mesure indirecte de l'activité neuronale (réponse BOLD nécessite plusieurs étapes!)
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