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Définition et champ dapplication de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud Methodologie et techniques détude du système nerveux central.

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3 Définition et champ dapplication de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud Methodologie et techniques détude du système nerveux central

4 Quelques définitions … Neurosciences = ensemble des disciplines scientifiques qui ont pour finalité l'étude du système nerveux Enjeu scientifique majeur = Compréhension du fonctionnement du cerveau humain

5 1. Différents niveaux d'analyse: - Neurobiologie moléculaire - Neurobiologie cellulaire - Neurosciences intégrées Techniques détude du système nerveux 2. Différentes approches: - Descriptives (anatomie, histologie), - Fonctionnelles (électrophysiologie, imagerie) - Comportementales (psychologie, sciences cognitives) - Formelle (modélisation informatique) 3. Multidisciplinarité: - Combinaison obligée des différentes techniques pour étudier une fonction - Nécessité d'une collaboration mutidisciplinaire +++

6 Les techniques des neurosciences intégrées 1. Comportementales - Situation expérimentale (paradigme) - Mesures psychophysiques (TR, seuils) - Tests neuropsychologiques (performances) 2. Electrophysiologiques 2.1 Intra-cérébrales Unitaire Multi-canal-multi-site 2.2 Extra-cérébrale Electro-encéphalographie (EEG) Magnéto-encéphalographie (MEG) 3. Imagerie fonctionnelle - IRMf - PET scan - SPECT

7 Modèle: rongeur, primate, homme Un seul langage: les potentiels d'action Plusieurs système de codage de l'information: - Fréquence - Oscillations - Synchronisation Conditions de recueil - Spontanées - Protocoles de conditionnement Electrophysiologie

8 Principe de lenregistrement unitaire extra-cellulaire Numérisation du signal

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11 57,6% 1s +/-+/- 44,9% 1s Attention Décision Evaluation CCA

12 Subthalamic nucleus

13 A B

14 Cx St GP STN SN TH Cx Stimulation Pharmacologie Patch

15 Applications chez lhomme. Enregistrement per-opératoire de structures profondes Permet de localiser précisemment des structures de petites tailles (noyau sous-thalamique). Recherche de foyer épileptogènes avec électrodes profondes Chez des patients présentant des épilepsies pharmaco-résistantes

16 Imagerie chez lhomme Anatomique - CT-scan - IRM Fonctionnelle - IRMf - TEP - SPECT - EEG - MEG

17 L'IRMf repose sur l'utilisation de molécules ayant des propriétés paramagnétiques: gadolinium, DésoxyHb. Les variations localisées de la DésoxyHb seront à l'origine d'un signal détectable. IRMf

18 1. Des augmentations localisées d'activité synaptiques augmentent la consommation d'oxygène. La [dHb) s'élève = effet dip. 2. Il apparait ensuite une augmentation du DSC qui est à l'origine d'une diminution de la [dHb] veineuse = effet bold. 3. L'activité synaptique a pour effet une augmentation de l'oxygénation sanguine. IRMf

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20 StimulationGo Controls

21 StimulationGo Patients

22 OFC and uncertainty Regression (n=14) –Tolerance for uncertainty during decision making HV OCD

23 TEP 1. La TEP repose sur la détection de paires de photon gamma issus de la dématerialisation des positons 2. Les éléments radio-actifs émetteurs de positons sont incorporés à la Place de leur isotopes naturels dans une molécule biologique qui est injectée au sujet

24 1.Les isotopes sont détectés par des couples de scintillateurs placés autour de la tête du sujet. 2. Ils détectent l'arrivée en coincidence des photons. 3. Les scintillateurs sont des cristaux qui émettent de la lumière lorsqu'ils reçoivent les photons. TEP

25 Imagerie des récepteurs

26 SPECT - Spectrométrie par émission monophotonique - Imagerie métabolique (débit sanguin cérébral) - Imagerie fonctionnelle (marquage de récepteurs)

27 EEG

28 Intérêt de lEEG …. LEEG est un « vieille » technique qui garde tout son intérêt. Plusieurs raisons: - Evaluation fonctionnelle de lactivité cérébrale - Applicable au lit du malade - Possibilité de répéter lexamen avec un suivi longitudinal - Intervient à différents niveaux des processus de réflexion clinique - étiologique - décisionnel - pronostique.

29 Anomalies des rythmes Foyer lent

30 Epilepsie Crise focale

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32 EEG

33 MEG

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35 Couplage EEG-MEG EEG permet denregistrer les signaux issues de la surface corticale alors que la MEG enregistre préférentiellement les sources tangentielles et donc localisées dans la profondeur des sillons La précision des cartes de surfaces EEG est dégradées par la Traversée des interfaces de conductivité ce qui nest pas le cas de La MEG.

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37 Caractérisitiques spatiales et temporelles des images selon les techniques TEP IRMf EEG MEG Résolution spatiale5mm3mm > 6mm > 6mm Résolution temporelle90s1 à 6 s 50ms 10-20ms

38 Lavenir…. Couplage entre les différentes techniques. Paradigme expérimentaux adaptés. Développement de nouvelles techniques


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