Comprendre la neuroimagerie fonctionnelle
L'imagerie par résonance magnétique (IRM) a permis aux médecins d'obtenir de très bonnes images des structures du cerveau. Une nouvelle technique connue sous le nom d'IRM fonctionnelle peut aller encore plus loin en mesurant indirectement l'activité cérébrale. Alors que la plupart du temps, la technique est utilisée uniquement dans les études de recherche, elle devient plus fréquente dans le cadre clinique.
Vous avez probablement rencontré des images créées en utilisant l'IRM fonctionnelle à un moment donné.
Ils montrent un cerveau avec des zones colorées représentant des zones du cerveau associées à certaines fonctions comme le langage ou le mouvement. Ces études sont très populaires: des centaines d'articles scientifiques utilisant cette technologie sont publiés chaque mois, dont beaucoup sont également mentionnés dans la presse non spécialisée. Mais comment ces images sont-elles faites et que représentent-elles réellement?
Comment fonctionne l'IRM fonctionnelle
L'IRM fonctionnelle utilise un signal spécial appelé contraste de niveau d'oxygène sanguin (BOLD). Le sang circulant dans le cerveau transporte de l'oxygène sur des molécules appelées hémoglobine . Les molécules d'hémoglobine transportent également du fer et ont donc un signal magnétique. Il s'avère que les molécules d'hémoglobine ont des propriétés magnétiques différentes lorsqu'elles sont attachées à l'oxygène que lorsqu'elles ne transportent pas d'oxygène, et cette petite différence peut être détectée avec une machine IRM.
Quand une région du cerveau est plus active, elle consomme initialement beaucoup d'oxygène dans le sang.
Peu de temps après, le cerveau dilate les vaisseaux sanguins locaux afin de rétablir l'apport d'oxygène. Le cerveau peut même faire ce travail un peu trop bien pour que plus de sang oxygéné pénètre dans la zone que ce qui était initialement utilisé. La machine IRM peut détecter la différence de signal qui résulte de cette augmentation de l'oxygène dans le sang.
Les études IRM fonctionnelles ne s'intéressent donc pas directement à l'activité neuronale, mais examinent comment les taux d'oxygène dans le sang changent et corrèlent cette activité avec les nerfs qui tirent. Des études ont montré que cette hypothèse est généralement correcte, bien que des maladies comme les malformations vasculaires, les tumeurs et même le vieillissement normal peuvent modifier la relation entre l'activité neuronale et le flux sanguin local qui entraîne un signal BOLD.
Comment les médecins peuvent-ils utiliser l'IRM fonctionnelle?
Parce que c'est une technologie relativement récente et parce que d'autres techniques peuvent répondre à des questions similaires que l'IRMf peut, l'IRMf n'est pas couramment utilisé dans les milieux cliniques ou hospitaliers. Cependant, il peut être utilisé pour aider à planifier des opérations cérébrales importantes. Par exemple, si un neurochirurgien veut enlever une tumeur au cerveau qui se trouve à proximité des centres du langage du cerveau, il peut ordonner une étude IRMf pour aider à montrer exactement quelles zones du cerveau sont impliquées dans le langage. Cela aide le neurochirurgien à éviter d'endommager ces régions lors d'une intervention chirurgicale. Cependant, l'utilisation la plus courante de l'IRMf est dans la recherche médicale.
Quels types de recherches sont effectués à l'aide de l'IRMf?
Il y a deux façons principales d'utiliser l'IRMf pour visualiser la fonction cérébrale. Une méthode se concentre sur la recherche de zones spécifiques du cerveau qui répondent à une tâche ou un stimulus.
Par exemple, la personne dans le scanner IRM peut afficher un damier clignotant à certains endroits, et d'autres fois un écran vide. On peut leur demander d'appuyer sur un bouton dès qu'ils voient le damier clignotant. Le signal pendant la tâche sera ensuite comparé au signal lorsque la tâche n'est pas effectuée, et le résultat sera une sorte d'image de ce que les régions du cerveau ont été impliqués en voyant un damier clignotant, puis en appuyant sur un bouton.
L'autre façon dont IRMf peut être utilisé est d'évaluer les réseaux de neurones. Cela implique de déterminer quelles zones du cerveau se parlent. Si une zone du cerveau s'illumine en même temps qu'une autre, ces deux zones du cerveau peuvent être connectées.
Aucune tâche peut même être nécessaire pour faire ce genre d'étude. Pour cette raison, ces études sont parfois appelées imagerie par résonance magnétique fonctionnelle au repos.
L'information provenant des études IRM fonctionnelles est très compliquée et nécessite beaucoup d'analyses statistiques pour être significative. Cela a d'abord conduit de nombreuses personnes à se méfier des résultats des études IRM fonctionnelles, car il semblait y avoir beaucoup de possibilités d'erreurs dans l'analyse. Cependant, à mesure que les chercheurs et les examinateurs se familiarisent avec la nouvelle technologie, les résultats deviennent à la fois plus fiables et dignes de confiance.
Que réserve l'avenir pour l'IRM fonctionnelle?
Les études IRM fonctionnelles ont déjà montré beaucoup de choses différentes sur le cerveau, en plus de confirmer ce que nous savions déjà sur les voies neuronales et la localisation. Bien qu'il soit difficile de dire si l'IRMf sera utilisée couramment dans un contexte clinique, sa popularité et son efficacité en tant qu'outil de recherche font qu'il est important pour les médecins et les profanes d'avoir une compréhension de base du fonctionnement de cet outil.
Sources:
Pressman P, Gitelman D. IRM fonctionnelle: Une amorce pour les résidents en neurologie. Neurologie 2012 Mars 06, 78 (10) e68-e71
Faro SH, FB Mohamed, Haughton V. IRM fonctionnelle: Principes de base et applications cliniques: Oxford Univrsity Press, États-Unis, 2006.