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Une nouvelle méthode de cytoarchitectonie fonctionnelle

le 14 juin 2016

Le couplage TMS-EEG permet la cartographie des propriétés dynamiques locales des microcircuits corticaux

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L'activité électrique cérébrale est le résultat d'interactions complexes à grande échelle entre différentes populations neuronales. Au niveau du cortex superficiel, ces populations sont organisées localement sous forme de microcircuits corticaux arrangés en macro colonnes. L'activité électrique générée par ces microcircuits est oscillatoire et obéit à des dynamiques spécifiques. Les caractéristiques locales de ces dynamiques restent encore mal connues chez l'Homme.

L'équipe « Stimulation cérébrale et neuroscience des systèmes » d'Olivier DAVID étudie ces dynamiques cérébrales par le biais de la neurostimulation. Cette recherche s'appuie sur l'analyse des réponses neurophysiologiques induites par la stimulation d'aires corticales ou sous-corticales. Parmi les techniques de neurostimulation employées, la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) a comme principal avantage de pouvoir être pratiquée in vivo et de façon non invasive chez l'Homme. Couplée avec l'électroencéphalographie (EEG), technique de neuroimagerie permettant d'observer le signal neuronal avec une très haute précision temporelle, elle s'avère être l'une des meilleurs techniques pour étudier la neurodynamique.

Dans le cadre d'un travail récemment publié dans la revue scientifique NeuroImage, l'équipe « Stimulation cérébrale et neuroscience des systèmes » établit la cartographie des propriétés dynamiques des microcircuits corticaux grâce au couplage entre l'EEG et la TMS robotisée. La TMS robotisée permet de réaliser celle-ci en une unique session d'enregistrement, par la stimulation planifiée et automatisée de 18 cibles réparties bilatéralement sur l'ensemble du néo-cortex.

Les caractéristiques dynamiques des réponses impulsionnelles des microcircuits étant intrinsèquement liées à leur cytoarchitecture sous-jacente, cette étude pose ainsi la preuve de concept pour une « cytoarchitectonie fonctionnelle ». Celle-ci permettrait l'émergence d'une nouvelle méthode de parcellisation fonctionnelle in vivo du cortex humain basée sur l'analyse des dynamiques cérébrales.

Les applications d'une telle méthode sont potentiellement nombreuses, allant du domaine de la modélisation des signaux neuronaux au domaine clinique, où elle peut s'avérer un biomarqueur pertinent de l'intégrité des réseaux corticaux, et ce pour de nombreuses pathologies (psychiatrie, état végétatif, maladies neurodégénératives).
 

Stimulation des différentes aires corticales par stimulation magnétique transcrânienne neuronaviguée par IRM et robotisée. L’analyse dynamique des réponses EEG aux stimulations permet des inférences sur les populations neuronales activées.

Référence :
Mapping dynamical properties of cortical microcircuits using robotized TMS and EEG: Towards functional cytoarchitectonics. Harquel S, Bacle T, Beynel L, Marendaz C, Chauvin A, David O. Neuroimage. 2016 May 3;135:115-124. doi: 10.1016/j.neuroimage.2016.05.009. [Epub ahead of print]


Mise à jour le 21 octobre 2016

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