TS SVT TP Neurologie / banque d'IRM anatomiques et
fonctionnelles
Matériel :
IRM en ligne Animation permettant de réaliser des IRM
virtuelles (non réelles) et ainsi d’explorer le fonctionnement du
cerveau dans différentes situations (ex : sujet qui entend,
regarde...). :
https://www.pedagogie.ac-nice.fr/wp-content/uploads/sites/5/productions/IRMvirtuelle/
Logiciel Eduanatomist :
http://acces.ens-lyon.fr/acces/ressources/neurosciences/Banquedonnees_logicielneuroimagerie/eduanatomist
- version en ligne :
http://acces.ens-lyon.fr/logiciels/EduAnat2Online/
- fiches techniques pour le tpBAC :
https://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/fiches-techniques
Première étape : visualisation d’images
anatomiques seules.
Cette première étape permet de découvrir les
principales fonctionnalités du logiciel en visualisant des images
anatomiques. L’utilisateur pourra ainsi se familiariser avec
les différents plans de coupe de l’encéphale et apprendre à
identifier les principales structures cérébrales.
Lancer le logiciel - choisir une image
anatomique en interrogeant la banque en ligne (ou depuis le
poste local si l’intégralité de la banque a été téléchargée)
- On peut alors se déplacer dans chaque plan de coupe à
l'aide de curseurs, modifier la palette et le contraste de
l’image en faisant varier les seuils inférieur et
supérieur au niveau de l’interface. Repérez les principales
structures cérébrales : hémisphères gauche / droit,
cervelet, tronc, ventricules, substance blanche (dont le corps
calleux), substance grise (dont le cortex cérébral et ses
circonvolutions). On peut également localiser les lobes frontaux,
occipitaux, pariétaux et temporaux. On peut facilement orienter les
différents plans de coupe : axial, sagittal, coronal et
orienter ces différents plans selon les axes antéro - postérieur,
droite - gauche et occipito – frontal.
Deuxième étape : visualisation d’images
fonctionnelles (sensibilité tactile)
Cette deuxième étape permet de visualiser
des données de neuroimagerie fonctionnelle relatives à des
stimulations sensorielles tactiles. La neuroimagerie fonctionnelle
permet en effet de dégager les corrélats physiologiques cérébraux
de fonctions psychophysiologiques (sensibilité, motricité, mémoire,
langage….). L’acquisition des données de neuroimagerie
fonctionnelle repose sur des mesures de débit sanguin cérébral
(plus précisément sur des variations locales de débit sanguin et
d’oxygénation cérébrale via l’évaluation de la concentration
en oxyhémoglobine (signal BOLD en IRMf pour signal Blood Oxygen
Level Dependant).
L’exploitation de ces données est inséparable
de la compréhension des protocoles expérimentaux qui ont présidé
à leur construction. Le protocole le plus simple consiste à
acquérir une série d’images en condition ON (tâche sensorielle
ou motrice par exemple) et une série en condition OFF (sans
stimulation ou sans mouvement). A partir des images moyennes obtenues
dans chaque condition, on construit alors une image de différence,
cette image est appelée calque fonctionnel. Le calque fonctionnel
est ensuite superposé à l’image anatomique correspondante pour
une interprétation des régions cérébrales statistiquement
actives.
Constat de départ : Certaines altérations
localisées du système nerveux central (accidents vasculaires
cérébraux, tumeurs cérébrales…) se traduisent par une perte ou
une altération sélective de la sensibilité et / ou de la
motricité. C’est par exemple le cas des hémiplégies (pertes de
sensibilité et de motricité dans une moitié du corps).
Problèmatisation : Quelles sont les
caractéristiques du traitement cérébral des informations
sensorielles tactiles ?
On peut faire l'hypothèse d'après le constat
d'un traitement cérébral des informations sensorielles tactiles par
une région spécialisée de l’encéphale.
Conception d'un protocole expérimental :
Protocole de construction d’un calque fonctionnel (image
fonctionnelle) correspondant aux différences statistiques entre des
acquisitions d’activité cérébrale en condition ON (stimulation
tactile de la langue, du pouce droit, de l’index droit, de
l’auriculaire droit, du pied droit, du coude droit) et en condition
OFF (repos).
Afficher des données expérimentales :
1) Supprimer toutes les images présentes
2) Ouvrir l’image anatomique en
interrogeant la banque en ligne en parcourant la classification ou en
entrant un mot-clé (somatotopie) : « IRMsujet13121anat ».
Lorsque l'image anatomique s'affiche, il est possible de choisir une
palette (B-W LINEAR recommandé pour les images anatomique) et de
faire varier son contraste en jouant sur les seuils inférieur et
superieur de l'interface.
3) Ouvrir (voir étape 2) et Superposer
(automatique) une image fonctionnelle correspondant au même sujet en
parcourant la classification ou en entrant un mot-clé (somatotopie)
: « IRMsujet13121fonctionSomatotopieLangue »
4) L'image s'affiche. Choisir une
Palette pour cette image et faire varier la sensibilité du
Seuil de visualisation de l’image fonctionnelle
5) Ouvrir (voir étape 2) et Superposer
(automatique) d'autres images fonctionnellescorrespondant au même
sujet en interrogeant la banque en ligne, mot clé somatotopie (ou
depuis le poste local si l’intégralité de la banque a été
téléchargée) mais avec des stimulations différentes :
« IRMsujet13121fonctionSomatotopieIndexdroit » Mais aussi
: « IRMsujet13121fonctionSomatotopiePoucedroit »,
« IRMsujet13121fonctionSomatotopieAuriculairedroit »,
« IRMsujet13121fonctionSomatotopieCoudedroit »,
« IRMsujet13121fonctionSomatotopiePieddroit »
Si l’on superpose différentes images
fonctionnelles sur l’anatomie, il ne faut pas oublier de
sélectionner une palette différente pour chacune d’entre elles de
manière à les distinguer et faire varier la sensibilité de leurs
Seuils de visualisation respectifs.
6) Exporter les
données après traitement. Les données peuvent être exportées
sous forme d’image (format JPG) ce qui permet de consigner les
observations (avec orientation des différentes coupes selon les axes
Antero /Postérieur, Droite / Gauche, Occipital / Frontal) centrées
sur le lobe temporo-parietal gauche, en arrière su sillon central,
présentant les zones d’activation des différents organes testés.
7) Exploiter les données expérimentales. La
superposition des différentes images fonctionnelles correspondant
aux différentes parties du corps sur l’image anatomique du même
sujet permet de mettre en évidence certaines propriétés du
traitement cortical des informations somesthésiques :
0- activation corticale localisée (lobe
temporo-pariétal gauche) au niveau d’une aire appelée cortex
somesthésique primaire ;
- projection controlatérale (au niveau de
l’hémisphère opposé, c'est-à-dire gauche à la partie du corps
seléctionnée droite et vice versa) pour les différentes
stimulations, sauf pour la langue. Ceci est à rapprocher des
observations de cas d’hémiplégie ;
- organisation somatotopique du cortex
somesthésique primaire : les différentes régions du corps y
sont représentées de manière différente. Ceci est à rapprocher
de l’analyse des Homonculus sensoriels tactiles.
