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Définition et champ d’application de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud

Définition et champ d’application de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud. Methodologie et techniques d’étude du système nerveux central. Quelques définitions …. Neurosciences = ensemble des disciplines scientifiques qui ont pour finalité l'étude du système nerveux.

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Définition et champ d’application de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud

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Presentation Transcript

  1. Définition et champ d’application de la neurobiologie Pr. Pierre Burbaud Methodologie et techniques d’étude du système nerveux central

  2. 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

  3. Techniques d’étude du système nerveux • 1. Différents niveaux d'analyse: • - Neurobiologie moléculaire • - Neurobiologie cellulaire • - Neurosciences intégrées • 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 +++

  4. 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

  5. Electrophysiologie • 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

  6. Principe de l’enregistrement unitaire extra-cellulaire Numérisation du signal

  7. +/- 1s 1s CCA 57,6% Attention Décision Evaluation 44,9%

  8. Subthalamic nucleus

  9. A B

  10. Enregistrements neurones thalamiques in vitro 30 Voltage (mV) 20 10 0 -10 -20 20 mV -30 Cx -40 -50 -60 -70 -80 St -90 -70 mV 0 5000 10000 15000 temps (ms) TH SN STN GP Stimulation Cx Patch Patch Pharmacologie

  11. Applications chez l’homme . 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

  12. Imagerie chez l’homme Anatomique - CT-scan - IRM Fonctionnelle - IRMf - TEP - SPECT - EEG - MEG

  13. IRMf 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.

  14. IRMf 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.

  15. IRMf

  16. Stimulation Go Controls

  17. Stimulation Go Patients

  18. OFC and uncertainty • Regression (n=14) • Tolerance for uncertainty during decision making HV OCD

  19. 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

  20. TEP 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.

  21. Imagerie des récepteurs

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

  23. EEG

  24. Intérêt de l’EEG … . L’EEG est un « vieille » technique qui garde tout son intérêt • . Plusieurs raisons: • Evaluation fonctionnelle de l’activité cérébrale • - Applicable au lit du malade • Possibilité de répéter l’examen avec un suivi longitudinal • - Intervient à différents niveaux des processus de réflexion • clinique • - étiologique • - décisionnel • - pronostique .

  25. Anomalies des rythmes Foyer lent

  26. Epilepsie Crise focale

  27. EEG

  28. MEG

  29. MEG

  30. Couplage EEG-MEG EEG permet d’enregistrer 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 n’est pas le cas de La MEG.

  31. Caractérisitiques spatiales et temporelles des images selon les techniques TEP IRMf EEG MEG Résolution spatiale 5mm 3mm > 6mm > 6mm Résolution temporelle 90s 1 à 6 s 50ms 10-20ms

  32. L’avenir… . Couplage entre les différentes techniques . Paradigme expérimentaux adaptés . Développement de nouvelles techniques

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