Visite d'un centre de magnétoencéphalographie

Il existe différentes méthodes d'imagerie permettant d'explorer le cerveau en focntionnement, notamment la TEP, l'IRMf , les potentiels évoqués ou encore la MEG. Elles diffèrent essentiellement par leur pouvoir de résolution spatial et temporel.

L' avantage de la magnéto-encéphalographie tient essentiellement au fait qu'il s'agit d'une méthode détectant des variations immédiate d'un paramètre physique des cellules activées (valeur du champ magnétique autour de celles-ci) et non une variation biologique (débit sanguin) secondaire à l'excitation cellulaire. Cette méthode présente ainsi une resolution temporelle élevée (similaire à celle des potentiels évoqué) et une résolution spatiale également intéressante, permettant de suivre le fonctionnement du cerveau à l'échelle des axones ou des synapses.

• Voir les comparaisons des diverses méthodes d'imagerie cérébrale

Dans le cortex cérébral, l'activation d'une colonne fonctionnelle, un groupe d'environ 100 000 neurones réagissant ensemble à un stimulus, se traduit par un dipole de courant équivalent (disposé perpandiculairement à la surface corticale, ce dipole représente la somme des variations synchronisées de courant dans les diffrents neurones de la colonne). Ces dipoles de courant créent des boucles de courant (détectables par EEG). C'est en mesurant le champ magnétique associé à chaque dipole de courant que l'on déduit la répartition des colonnes fonctionnelles dans le cerveau.

• pour aller plus loin dans le principe de la magnétoencéphalographie

L'appareil est un magnétomètre classique, c'est à dire un enroulement de fils conducteurs, qui, soumis à une variation de flux magnétique, est traversé par un courant électrique que l'on mesure.
La variation de flux magnétique engendré par un seul neurone n'est pas mesurable, on enregistre celle engendrée par plusieurs centaines de milliers de neuroens à la fois (une macrocolonne ou colonne focntionnelle). Mais ce chanmp magnétique (10^-13 Tesla) est très petit au regard du champ terrestre (10^-4 Tesla) ou de celui produit par le déplacement de n'importe quelle masse métallique proche (chariot metallique à 50m = 10^-9 Tesla, ou encore, de nature biologique (coeur du patient = 10^-10 Tesla).

Pour le détecter, on doit isoler l'appareil de toute source de champ magnétique parasite. D'autre part, le signal électrique recueilli est si faible qu'il est rapidement dispersé par effet Joule, et la bobine (détecteur primaire) est associé à un SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) qui va le transformer en un champ magnétique.

Ainsi le courant électrique du dipole (les neurones activés) produit un champ électrique intra-cortical qui crée un courant dans la bobine primaire. Ce courant induit un champ magnétique dans le SQUID qui le transforme finalement en un voltage.

Afin d'éviter toute perte de signal due à l'effet Joule, la bobine primaire et le SQUID sont refroidis par un bain d'Hélium liquide, ce qui a pour effet de les rendre supraconducteurs (sans résistance éléctrique).

Le dispositif en images

La pièce possède des parois métalliques bloquant tout champ magnétique (champ magnétique terrestre de l'ordre de 10-4 Tesla), une boussole n'y indique aucune direction...Aucun élément métallique n'existe dans cette pièce à l'exception des vis des structures. Le patient peut être assis ou allongé. Il place sa têtre dans le casque qui comprend un grand nombre de capteurs constitués chacun d'une bobine primaire et d'un SQUID. Le refroidissement des bobines et SQUID Au dessus de l'emplacement de la tête du patient se trouve le container d'Helium liquide à -269°C (4 °K). Ce gaz provient de poches de gaz (milieu marin/ industrie du pétrole). L'Hélium liquide "fuit" en permanence sous forme de gaz (voir ci-dessous le dispositif de contrôle), le gaz est récupéré et reliquéfié.

Le patient a quitté ses vêtements et tout objet métallique qu'il portait, et endossé un pantalon et un haut en matière intissée. Un vêtement en polaire lui permet de supporter la durée de l'expérience (supérieure à 20 minutes en moyenne) dans l'ambiance fraîche créée par la présence de l'Hélium liquide. Il a été ici équipé de stimulateurs auditifs et tactiles (pression sur l'index gauche) mais peut aussi avoir à observer des images. Elles lui seront projetées par l'intermédiaire d'un vidéoprojecteur extérieur à la pièce et envoyant l'image (grâce à un miroir situé dans la pièce) sur un écran abaissé dans son champ de vision (voir image du haut). Ses réactions sont surveillées par un écran de contrôle et il peut communiquer verbalement avec l'expérimentateur.

Les enregistrements donnent des informations quasiment synchrones de la réaction du cortex du patient aux stimulus (délai de l'ordre de la milliseconde entre l'enregistrement d'une variation et l'activation biologique des neurones) Afin d'éliminer tous les parasites du champ magnétique enregistré, les enregistrements sont moyennés et le résultat est reporté sur un disque représentant le scalp (partie en haut à droite de l'image du bas à droite). De chaque coté de la tête (l'avant est vers le haut) on trouve deux tâches, une rouge et une bleu, disposées symétriquement. Dans le cas présent elles sont davantage marquée à gauche qu'à droite. La couleur rouge représente l'intensité du courant sortant du cortex et la tache bleu, celle du courant entrant. Entre les deux se situe la zone du cortex qui a été activée, c'est à dire le "générateur éléctrique" (ici la zone auditive primaire). Les deux zones auditives primaires (gauche et droite) semblent donc avoir étét activées ici par l'audition d'un son neutre, répété de façon rhytmique. Cette carte peut ensuite être superposée sur une IRM du patient pour localisation anatomique de la zone génératrice de champ magnétique.