Neuroimagerie (III): IRM, fonctionnelle et connectome

Après « Un regard à l'intérieur du cerveau »et« électrodes EEG intracrânien ", dans ce troisième épisode de notre série de postes dédiés à la neuroscience, nous démêler les secrets de neuroimange.

L'imagerie par résonance magnétique ont été une percée dans la compréhension du cerveau. Que ce soit une image statique fournie par imagerie par résonance magnétique IRM, comme si l'analyse de l'activité du cerveau en utilisant l'imagerie par résonance magnétique ou IRM il vise à trouver les voies neurales du cerveau ou en utilisant la technique connectome Diffusion Tensor Imaging DTI.

IRM IRM

L' IRM est un excellent exemple de travail interdisciplinaire. Il est basé sur des principes physiques, a une analyse mathématique et redoutables données médicales ont été analysés. C'est une technique clé dans la neuro-imagerie. Le tissu est soumis à un fort champ magnétique statique. Ce qui suit donne une impulsion électromagnétique. Les atomes résonnent de façon différente selon les tissus où ils sont. Les données ont été analysées selon un modèle mathématique complexe. De cette façon, nous obtenons une image des tissus à l'intérieur d'un sujet. Contrairement à la radiographie, révèle des tissus mous. L'image est en trois dimensions.

Les images fournies sont statiques. Est non invasive, mais inconfortables. Nous avons besoin d'introduire le sujet dans une grosse machine qui produit parfois des claustrophobie. Le coût unitaire est élevé. Sa résolution spatiale est bonne.

Il est utilisé pour tous types de tissus et dans le cas du cerveau peut voir des images de l'intérieur et de voir des anomalies telles que des tumeurs ou des accidents cérébrovasculaires.

Avec le même appareil mais en faisant varier l'analyse mathématique, nous obtenons deux techniques de neuroimagerie fondamentale aujourd'hui: imagerie par résonance magnétique fonctionnelle IRMf et DTI connectome

IRMF par résonance magnétique fonctionnelle

Basé sur l' IRM , la résonance magnétique fonctionnelle IRMf est la star de la neuroimagerie. Il est capable de refléter les changements dans l'imagerie cérébrale basée sur l'activité neuronale. Nous pouvons voir quelles zones sont activées lorsque le sujet effectue une tâche mentale, et donc corréler les zones du cerveau et du comportement.

Pour obtenir les images en utilisant une technique appelée IRMf BOLD-. Cette technique mesure la consommation d'oxygène dans une région. En supposant que la consommation accrue d'oxygène est augmenté l'activité neuronale, nous pouvons savoir quel secteur est le plus actif lors d'une tâche.

IRMf a plusieurs limites. Mesuré la consommation en oxygène du cerveau avec une résolution de voxels (environ 2 côtés cube mm). Il ne mesure pas l'activité neuronale, cela est déduit de consommation d'oxygène. La résolution spatiale est très élevé (quoique dans un voxel ajustement des centaines de milliers de neurones). Un problème (entre autres) est que la résolution temporelle est très faible (neurones face à 1s que le feu à la frontière de 1 ms). Un autre problème est que, en général, l'analyse statistique utilisée sur plusieurs sujets. Cela a conduit à une mauvaise interprétation des données. Cependant, la technique d'IRMf est maintenant irremplaçable, largement utilisé et grande projection.

Diffusion Tensor Imaging DTI, connectomics

Basé sur l'IRM, Diffusion Tensor Imaging DTI est une technique d'imagerie qui permet de voir le sens des fibres des axones dans la substance blanche cérébrale, permettant ainsi la production d'une carte de connexions ou connectome.

L'eau diffuse dans toutes les directions. Sauf si vous rencontrez des obstacles. Au sein de l'eau diffuse un axone ou dans le sens de l'axone, mais ne peu contre les murs myélinisées. Avec l'IRM, nous savons combien de répandre de l'eau et donc le sens de l'axone.

La matière blanche est constituée de fibres de millions d'axones qui relient les différentes parties du cerveau. Suite à ces fibres ne peut savoir quelle est la carte de connexion, appelé connectomics. Puisque le niveau de connectivité est l'une des grandes inconnues du cerveau, est une étape essentielle connectome connaître sa structure et son comportement.

Exemple IRMF: Lecture de l'esprit

La littérature scientifique actuelle est pleine d'expériences avec l'IRMf. Une ligne commune est une question de lecture de l'esprit

Dans la photo ci-jointe de l'année 2008 montre que le décodage d'images fixes est très bonne et vous pouvez lire neurone, le mot présenté à ce sujet.

Mais l'expérience visuelle commune des images animées. Et bien pas la prétention d'atteindre la milliseconde du neurone lui-même pour le rythme du film: 24 images par seconde, loin de la résolution temporelle de l'IRMf.

Dans cette étude , l'équipe de l'Université de Berkeley ne décoder la vidéo que le sujet est vu. Le résultat est très floue, mais la technologie et des modèles seront affinés.