Une percée en neuroimagerie ?

[invite6c250b59]

Bonjour,

A voir ici.

L'IRM fonctionnelle "traditionnelle" consiste à mesurer l'hémodynamique cérébrale, c'est à dire les variations de la circulation du sang dans le cerveau, et à corréler ces variations avec les fonctions cognitives. Bien que relativement précis au niveau spatial (de l'ordre de 10 mm3), cette technique est assez misérable au niveau de la précision temporelle: non seulement les signaux sont décalés dans le temps, mais en plus ils sont tellement étalés (sur plusieurs secondes) que des signaux différents dans des intervalles long fusionnent. C'est la limite majeur de cette technique, qui n'empêche toutefois pas de faire de très belles expériences.

Une autre technique utilisant l'IRM est développée depuis plusieurs années: il s'agit de calculer des tenseurs de diffusion de l'eau (en gros: mesurer dans quelle direction l'eau va en tout point du cerveau). Au départ l'intérêt n'est pas de voir l'activité cérébrale, mais de déterminer la direction des axones (fibres convoyant l'activité d'un neurone sur de "grandes" distances) et donc les connexions anatomiques. C'est encore en développement car la technique n'est pas très précise ce qui limite son intérêt àmha.

L'article du monde suggère que la mesure de la diffusion de l'eau peut aussi servir à mesurer directement l'activité cérébrale, ce qui permettrais de gagner plusieurs ordres de grandeur de précision au niveau spatial et surtout au niveau temporel!! Il cite un PNAS du 23 mai... qui n'est donc pas encore sortie. Néanmoins si le monsieur a raison et que la technique ne présente pas de limitations majeures, alors c'est gros!

Je vous reviendrais quand l'article sortira pour vrai
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[invitea4a042cf]

En français, on dit percée.

[invite6c250b59]

Personnellement je trouve que ça sonne pas. Mais bon si ça peux te faire plaisir je peux changer le titre avec ma baguette magique et hop là

[invite6c250b59]

sur le sujet en attendant la publi
http://sciences.nouvelobs.com/sci_20060521.OBS8503.html
http://www.institut-de-france.fr/pri...x/le_bihan.pdf
http://www.academie-sciences.fr/memb..._Denis_bio.htm

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6c250b59]

La publi de 2001.
http://www.meteoreservice.com/PDFs/PNAS_print.pdf

A ce moment là, l'origine du signal n'est pas clair du tout. car plusieurs effets peuvent l'expliquer (dont des changements de température...). Le baseline est pas stable d'où une significativité dure à atteindre, le gain au niveau temporel pas évident, etc etc etc. Idée belle en théorie mais passage à la pratique plus difficile. Reste à voir ce qu'ils ont amélioré/trouvé depuis.

[invite1679091c]

Il faudra nous faire un petit sujet

[inviteeecca5b6]

Salut,

Ca a l'air assez cool en effet. Mais ca fait longtemps que beaucoup de monde fait ca deja, au moins un an puisque c'est environ le temps qu'il faut entre le debut d'une experience et sa publication.

J'ai deja assiste a pas mal de conferences qui parlaient de ca. Pour le moment c'est prometteur, reste juste a se mettre d'accord sur les conclusions des experiences.

[invite42e499e5]

Ca a l'air assez cool en effet. Mais ca fait longtemps que beaucoup de monde fait ca deja, au moins un an puisque c'est environ le temps qu'il faut entre le debut d'une experience et sa publication.

Le Bihan (l'auteur de la publi citée) est tout de même le pionnier de cette technique d'IRM par diffusion moléculaire de l'eau.

[JPL]

À tout hasard il y a un article de lui sur l'IRM de diffusion dans ne n° de décembre 2005 de Pour le Science.

[mtheory]

Hum hum...un moyen d'en apprendre plus sur le rôle des cellules gliales dans la substance blanche?

[invite6c250b59]

Voir aussi ici

Ce qui est un peu décevant, c'est que les profils temporels d'activations semblent pas beaucoup meilleurs que des profils hémodynamiques... peut-être que ça s'améliorera avec l'intensité des champs employés, mais c'est un peu décevant quand même.

Hum hum...un moyen d'en apprendre plus sur le rôle des cellules gliales dans la substance blanche?

Non: c'est encore la matière grise qui est enregistré, et la plupart des cellules gliales sont aussi dans la matière grise (exception notable: les oligodendrocytes et cellules de Schwan qui font la myéline... et donc la couleur de la matière blanche).

[invite42e499e5]

...Non: c'est encore la matière grise qui est enregistré, et la plupart des cellules gliales sont aussi dans la matière grise (exception notable: les oligodendrocytes et cellules de Schwan qui font la myéline... et donc la couleur de la matière blanche).

Je ne comprend pas pourquoi cette technique serait limité aux phénomènes se produisant dans la matière grise? Pourquoi ne pourrais t'on pas suivre des modifications de la diffusion de l'eau liées à des phénomènes physiologiques dans la matière blanche?

[invite6c250b59]

Pas de raison pour qu'on ne puisse pas enregistrer d'éventuels changements dans la diffusion d'eau de la matière blanche... sauf s'il n'y a pas de changements.

[JPL]

Il me semble que pour des raisons de structure il est peu probable qu'on voie des modification signative de la diffusion de l'eau dans la substance blanche.

[mtheory]

Je ne comprends pas,mais j'ai lu très rapidement,ici :
http://www.institut-de-france.fr/pri...x/le_bihan.pdf

il est dit que c'est le réseau de matière blanche connectant les différentes zones du cerveau qui est observable par cette technique.

[JPL]

Intuitivement j'aurais tendance à dire que ça montre la substance blanche par défaut parce que je vois mal une diffusion importante de l'eau dans cette structure, mais je peux me tromper et je voudrais l'avis d'un spécialiste. Jiav, est-tu là ?

[invite6c250b59]

Ok reprenons: l'IRMd mesure la diffusion de l'eau, en amplitude et en direction, que ce soit dans la matière grise ou dans la matière blanche peu importe.

La direction est intéressante au niveau de la matière blanche, car elle indique l'orientation des fibres (axones myélinisés) qui sont un peu comme des cables: connaitre l'orientation permet d'inférer quelles régions sont reliées (assez grossièrement quand même). Par contre au niveau de la substance grise, les membranes sont un peu dans tous les sens ce qui fait que la direction globale est homogène donc probablement inexploitable (théoriquement on pourrait imaginer identifier des aires anatomiquement bien structurées comme l'aire 3b par exemple, mais techniquement ça parait difficile vu le faible rapport signal/bruit). Ca c'est pour l'utilisation classique dont parle mtheory.

Ce qu'apporte la dernière publi (et que les auteurs suggéraient déjà dans leur publi de 2001), c'est que l'amplitude de la diffusion est également intéressante à enregistrer. Il semble que, quand une aire travaille, il y ai un gonflement mécanique du tissu (substance grise) qui augmente la pression et donc diminue la vitesse de diffusion de l'eau. Mis à l'envers, ça veut dire qu'en enregistrant la vitesse de diffusion de l'eau dans la matière grise on sait quelles aires sont actives. Ce n'est utilisable dans la matière blanche tout simplement parce que cette dernière ne gonfle pas (ou du moins aux dernières nouvelles ).

PS: il y a encore une autre utilisation possible pour détecter des évênement ischémiques précoces.

[mtheory]

Mis à l'envers, ça veut dire qu'en enregistrant la vitesse de diffusion de l'eau dans la matière grise on sait quelles aires sont actives. Ce n'est utilisable dans la matière blanche tout simplement parce que cette dernière ne gonfle pas (ou du moins aux dernières nouvelles ).

D'accord je vois mieux le truc,merci!

[invitea86c450b]

L' IRM, c'est prodigieux et sans effets secondaires. J'attends avec impatience d'autres infos sur ce procédé.

Voici une autre dépêche, de l' ADIT ( www.adit.fr ) :

Des IRM de nouvelle generation a la clinique universitaire de Munich

http://www.bulletins-electroniques.c...ites/38699.htm

L'imagerie par resonance magnetique nucleaire (IRM) est une technique utilisee notamment pour analyser les attaques cerebrales, les tumeurs du cerveau ou toute autre maladie neurologique.

"TESLA", l'instrument d'IRM nouvellement installe a la section de neuroradiologie de la clinique universitaire de Grosshadern a Munich, produit des images du cerveau et du systeme nerveux central avec une precision extreme.

Il fonctionne avec un champ magnetique deux fois plus puissant que le modele precedent et utilise une technologie multi-canal au lieu de la technologie mono-canal classique. L'appareil emploie de nouvelles methodes de mesure et des processus de traitement des donnees plus rapides.

Les images restent ainsi de bonne qualite meme lorsque la tete du patient bouge pendant l'examen, ce qui survient frequemment, en particulier chez les malades d'epilepsie ou de Parkinson.

Pour en savoir plus, contacts :

Prof Hartmut Bruckmann, section neuroradiologique de la clinique de Grosshadern (Universite Ludwig-Maximilian de Munich), Marchioninistraße 15, D81377 Munchen - tel : +49 89 70950, fax : +49 89 7095 8883 - email : hartmut.brueckmann@med.uni-muenchen.de -

http://www.nefo.med.uni-muenchen.de

Sources : "Exakte Bilder vom Gehirn" - Suddeutsche Zeitung - 12/07/2006

[invitea86c450b]

La méthode employée est l’Imagerie par résonance magnétique de diffusion de l’eau (IRMd). Elle repose sur le principe selon lequel les molécules sont animées de mouvements aléatoires dans toutes les directions de l’espace. La structure et l’organisation géométrique des tissus avoisinants modifient ces mouvements. L’IRM de diffusion de l’eau est un outil puissant pour mesurer, à l’échelle microscopique, les mouvements des molécules d’eau et établir ainsi l’architecture fine du tissu neuronal et de ses variations.
Les mesures réalisées par cette méthode ont permis de montrer que l’activation cérébrale provoquait une légère baisse du coefficient de diffusion des molécules d’eau, conséquence d’un petit gonflement des cellules activées.



L’IRM de diffusion reflète ainsi directement les modifications de l’activité des neurones.

Elle permet une mesure plus directe que les méthodes d’imagerie classiquement utilisées (Tomographie à émission de positons, TEP et Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, IRMf) lesquelles reposent sur le principe selon lequel le flux sanguin augmente dans les zones actives.

Elle permet de sonder la structure des tissus à une échelle bien plus fine que la résolution des images IRM (millimètre) : l’échelle microscopique.

Enfin, elle se révèle plus rapide car la baisse du coefficient de diffusion de l’eau apparait quelques secondes avant que l’activation ne soit décelable par IRM fonctionnelle.

L’IRM de diffusion de l’eau est donc plus rapide, plus fine et plus intimement liée à l’activation des neurones. Elle constitue une alternative intéressante à l’imagerie de la fonction cérébrale.
Reste à savoir si ces changements de comportement de la diffusion de l’eau pendant l’activation sont un composant actif du processus d’activation sur lequel l’évolution aurait capitalisé. L’eau molécule de la vie serait alors « molécule de l’esprit ».
Des questions auxquelles le centre NeuroSpin qui ouvrira ces portes cette année au CEA, permettra de répondre en augmentant encore les potentialités de l’Imagerie par résonance magnétique à très haut champs.

*PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) 23 may 2006, 103 (21)

Voici la référence :

NEUROSCIENCE:
Denis Le Bihan, Shin-ichi Urayama, Toshihiko Aso, Takashi Hanakawa, and Hidenao Fukuyama
Direct and fast detection of neuronal activation in the human brain with diffusion MRI
PNAS 2006 103: 8263-8268; published online before print as 10.1073/pnas.0600644103

Using MRI, we found that a slowly diffusing water pool was expanding (1.7 ± 0.3%) upon activation on the human visual cortex at the detriment of a faster diffusing pool. The time course of this water phase transition preceded the activation-triggered vascular response detected by usual functional MRI by several seconds. The observed changes in water diffusion likely reflect early biophysical events that take place in the activated cells, such as cell swelling and membrane expansion. Although the exact mechanisms remain to clarify, access to such an early and direct physiological marker of cortical activation with MRI will provide opportunities for functional neuroimaging of the human brain.

[invite6c250b59]

Elle permet de sonder la structure des tissus à une échelle bien plus fine que la résolution des images IRM (millimètre) : l’échelle microscopique.

Non sans vouloir casser l'enthousiasme on reste dans du millimétrique et au-delà.