Imagerie par spectroscopie dans le proche infrarouge
Le fonctionnement cérébral éclairé grâce à des diodes
Grâce à une subvention de la Fondation de la Recherche sur le Cerveau en coopération avec le Rotary Club de France (appel d’offre « Espoirs en tête 2015 »), le Groupe d’Imagerie Neurofonctionnelle a fait récemment l’acquisition d’une nouvelle technique d’imagerie cérébrale. Cette technique, appelée NIRS, pour Near-InfraRed Spectroscopy, est basée sur l’utilisation d’un ensemble de diodes luminescentes (LED, émettrices de lumières) et de photodiodes (détectrices de lumière) placées sur le cuir chevelu. Lorsque de la lumière est émise par les LED, avec des longueurs d’onde proches de celle de la lumière infra-rouge, celle-ci traverse le crane et pénètre à l’intérieur du cerveau. Une partie de ces rayons lumineux vont interagir avec le sang circulant dans les artères et veines cérébrales, cette interaction étant différente pour le sang veineux (riche en hémoglobine désoxygénée) et le sang artériel (saturé en hémoglobine oxygénée). En recueillant avec les photodiodes les rayons réfléchis et en analysant leurs longueurs d’onde, il est possible de mesurer les proportions de sang oxygéné et de sang désoxygéné du cortex cérébral en regard des diodes. Lorsque ce cortex est sollicité par une tâche, l’oxygénation sanguine locale augmente et peut donc être détectée. Par rapport aux autres techniques d’imagerie cérébrale, la NIRS présente des avantages incomparables : légère, il existe un système portable, facile à mettre en œuvre, elle peut être utilisée chez des tout petits enfants, elle est totalement non traumatique pour les sujets.
Pour réaliser une expérience en NIRS, on place sur la tête du participant un bonnet dans lequel sont insérées des diodes qui émettent de la lumière dans le proche infrarouge. Cette lumière traverse le scalp et le crâne et se réfléchit sur les molécules de sang mais de façon différente selon qu’il est oxygéné ou désoxygéné. La lumière réfléchie est captée par des photodiodes également insérées dans le bonnet et convertie en cartes donnant la concentration relative en sang oxygéné. Lorsqu’une région du cerveau s’active, la NIRS permet de détecter l’augmentation de sang oxygéné qui accompagne cette activation.
Le projet CoMoNIRS
Ce projet met en synergie les chercheurs de l’IMN, du GIN, de l’équipe Physiologie et Physiopathologie des fonctions exécutives (Thomas Boraud) et de l’IMN clinique (Wassilios Meissner), pour étudier les régions cérébrales actives pendant des activités motrices et pendant des tâches nécessitant de prendre des décisions, d’opérer des choix (tâches exécutives). Le but est d’étudier à la fois des sujets témoins volontaires sains et des patients parkinsoniens grâce à ce dispositif NIRS d’imagerie totalement non-invasif qui permet aux sujets qui participeront à ces études de travailler dans des conditions « écologiques ». Nous allons étudier les régions qui se désactivent pendant des mouvements de la main pour comprendre les mécanismes de la préférence manuelle, le fait d’être droitier ou gaucher. Nous allons ensuite mesurer les aires cérébrales qui travaillent pendant que les sujets marchent et apporter de nouvelles informations sur les mécanismes en jeu lors du blocage de la marche, un des symptômes invalidants de la maladie de Parkinson. Enfin nous allons comparer les régions cérébrales au travail pendant des tâches exécutives chez des sujets en bonne santé, des patients parkinsoniens ayant un traitement et des patients sans traitement pour mieux comprendre les mécanismes en jeu dans cette maladie.
Partenaires
Équipe 4
