5 instruments de recherche en neurosciences

Les neurosciences sont une discipline scientifique qui étudie le système nerveux et la façon dont les différents éléments qui le composent interagissent et donnent naissance à des comportements. Il s’agit d’un domaine d’étude complexe qui traite de tout, du fonctionnement neuronal au comportement. Il est donc très vaste. Cependant, il nous est très utile lorsqu’il s’agit de comprendre comment notre comportement évolue.

Cependant, cette discipline utilise la méthode scientifique pour obtenir des connaissances par le biais d’une série d’instruments de recherche qui lui sont propres. Ils permettent à la fois d’explorer l’anatomie et la fonctionnalité du cerveau. Cependant, chacun d’entre eux présente certains avantages et inconvénients qui le rendent adapté à certaines situations et non à d’autres.

C’est pourquoi nous allons maintenant présenter brièvement les instruments les plus couramment utilisés en neurosciences : l’EEG, le MEG, la TDM, la TEP et le fMRI.

L’électroencéphalogramme (EEG)

Il s’agit d’un instrument qui mesure la façon dont l’électricité circule le long du cortex cérébral. Lorsqu’un neurone est activé, une étape ionique est produite à travers lui que nous pouvons mesurer avec une série d’électrodes. Ces électrodes sont placées directement sur le cuir chevelu avec une substance qui facilite le passage du courant. Grâce à cela, nous pouvons capturer l’activité neuronale sous forme d’ondes.

L’EEG est l’un des instruments de recherche en neurosciences qui dispose de la plus grande capacité temporelle. Cependant, sa capacité spatiale est très faible. Il est utile de relier les motifs d’ondes à certains processus, mais si nous voulons les localiser, nous devons utiliser un autre instrument.

Il est notamment utilisé lors des études durant lesquelles les patients sont placés en phase de sommeil. C’est parce que toutes les phases du sommeil ont un modèle spécifique d’ondes.

Le magnétoencéphalogramme (MEG)

Il est très similaire à l’EEG, si ce n’est qu’il ne capte pas les variations de tension, mais les champs magnétiques des neurones. Chaque courant électrique génère un champ magnétique perpendiculaire à lui-même, il s’agit d’un principe physique. Grâce à ce principe, nous pouvons mettre sur le cuir chevelu des récepteurs qui mesurent l’activité cérébrale.

De plus, l’anatomie structurelle du cortex empêche le champ magnétique de certains neurones de quitter le crâne, alors que d’autres le font. Ceci est utile pour mesurer l’activité de certaines zones du cerveau sans bruit ni interférence.

Par rapport à l’EEG, la résolution temporelle du MEG est moins bonne. En effet, la détection du champ magnétique est plus tardive. Mais il est vrai qu’il représente une grande amélioration de la résolution spatiale, puisque nous pouvons connaître l’endroit où ces champs magnétiques ont été générés.

La tomodensitométrie (TDM)

C’est l’un des instruments de recherche en neurosciences les plus utiles pour explorer l’anatomie structurelle du cerveau. Il consiste à faire passer une multitude de faisceaux de rayons X autour de la tête sous différents angles. Une fois cela fait, à l’aide d’un programme informatique, toutes les images sont rassemblées pour obtenir une image 3D du cerveau.

En traversant le corps humain, une certaine partie des rayons X est absorbée par les structures qui se croisent. Donc, si nous mettons un récepteur de l’autre côté, nous pouvons voir une image des résidus de rayons X. Cela nous donnera une image des zones traversées sur une échelle de gris.

Cette forme de scanner est une technique très utile pour voir l’anatomie cérébrale et présente un coût très réduit, en plus d’être une pratique simple. Il n’en reste pas moins qu’il comporte certains inconvénients. Le principal et peut-être le plus grave est le caractère invasif du test. Une partie du rayonnement est absorbée par le cerveau, ce qui limite son utilisation pour éviter tout dommage. De plus, il existe aujourd’hui des techniques avec une résolution spatiale et temporelle bien meilleure que la tomodensitométrie, comme l’imagerie par résonance magnétique.

La tomographie par émission de positons (TEP)

La TEP peut déterminer le niveau d’activité métabolique dans chaque région du cerveau. C’est intéressant pour la recherche, car cela nous donne beaucoup d’informations sur l’endroit où se produit l’activité cérébrale.

Pour ce faire, on injecte au patient du glucose lié à un marqueur radioactif (2-desoxy-D-glucose). Cette substance se rendra au cerveau, où les positons de l’isotope radioactif réagiront avec les électrons des atomes environnants. Ainsi, ils se détruiront l’un l’autre, libérant de la lumière dans le processus.

Cette lumière provoquée par la réaction des positons peut être captée par un récepteur. De cette façon, on obtient une image des zones où le cerveau a consommé le plus de glucose.

Cette technique est généralement utilisée en même temps qu’une tomodensitométrie pour connaître exactement les structures dans lesquelles le glucose est métabolisé. La TEP a une résolution spatiale élevée, mais la résolution temporelle laisse beaucoup à désirer, car il faut attendre que la substance soit consommée par le cerveau. Ce processus se produit habituellement après l’événement cognitif que nous voulons mesurer.

De plus, c’est l’une des techniques les plus invasives parmi les instruments de recherche en neurosciences. Elle implique l’introduction de radiations directement dans le cerveau, avec le danger qui en résulte pour ses structures. Par conséquent, elle n’est utilisée que dans les cas où elle est particulièrement nécessaire

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) et par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)

Avec la tomodensitométrie, la résonance magnétique est l’une des techniques les plus utilisées en neuroscience et en médecine. L’IRM profite du fait physique que les atomes de certaines substances du corps humain réagissent lorsqu’une onde électromagnétique les traverse.

L’équipement d’IRM utilise un grand aimant pour orienter l’axe de tous les atomes d’hydrogène dans le cerveau dans une direction. Lorsque l’impulsion électromagnétique cessera, tous ces atomes seront repositionnés en renvoyant un signal d’énergie que nous pourrons capturer.

L’IRMf est une variante de la première méthode. Elle permet de mesurer l’activité et la structure du cerveau en temps réel, alors que le sujet effectue une activité avec une faible latence temporelle. Parmi les instruments de recherche en neurosciences, c’est peut-être celui qui nous donne les meilleurs résultats spatiaux et temporels.

De plus, son caractère invasif est totalement nul, puisque les champs magnétiques en dessous d’une certaine puissance n’endommagent pas la structure du cerveau. Cependant, le problème réside dans le coût très élevé de l’équipement et de son entretien. L’achat d’une machine IRMf coûte environ 5 millions d’euros. Par conséquent, ce ne sont pas tous les hôpitaux qui peuvent se le permettre.

Dans cet article, vous en avez appris davantage sur certains des instruments de recherche en neurosciences actuellement utilisés. L’étude de cette science en est encore à ses débuts. Cependant, grâce à ces techniques, nous en savons de plus en plus sur le fonctionnement du cerveau.