Observation du
cerveau par imagerie fonctionnelle.
Source : interstices – mars 2008
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Mesurer cette activité,
visuelle ou auditive par exemple, permet de localiser quelle partie du cerveau
en est le siège. Comme le cerveau est organisé en aires spécifiques (aires du
langage, aires liées à la perception des formes ou du mouvement, ou encore à
la préparation d’un mouvement), cette information – précise à quelques
fractions de centimètre – est des plus précieuses. Bien plus important
encore, cela permet d’observer la dynamique de cette activité, par exemple
les rythmes qui reflètent les états de vigilance ou les éventuelles
pathologies, comme le déclenchement d’une crise d’épilepsie. Plus un
traitement est complexe, plus il prend de temps : observer les délais
permet d’avoir une mesure directe de cette complexité. Les relations
temporelles entre les aires corticales, mesurées ici à la précision de la
milliseconde, offrent une vue d’ensemble de cette dynamique. L’électro-encéphalogramme
est un dispositif d’exploration de l’activité corticale par la mesure du
potentiel électrique sur des électrodes posées sur le crâne. L’interprétation
de ces mesures est extrêmement délicate et met en œuvre des méthodes
mathématiques et informatiques en provenance directe des équipes de
recherche. Distinguer et
interpréter les signaux grâce à la modélisation La première difficulté
est la faiblesse du signal électrique, quelques dizaines de microvolts seulement.
Il est de ce fait très délicat de distinguer le signal d’un bruit de fond
important. Ce sont les connaissances accumulées sur l’activité
électromagnétique du cortex, que sont les rythmes de cette activité ou les
formes des signaux, qui permettent d’injecter des informations a priori dans les calculs afin de
mieux distinguer le signal du bruit. De plus, l’activité
électromagnétique du cortex arrive aux capteurs EEG après avoir subi, d’une part
des transformations d’une très grande complexité, qui résultent de la
traversée du crâne, du scalp et des tissus organiques divers, d’autre part
des interférences en provenance d’autres signaux biologiques. Or, c’est bien
le signal d’origine, et surtout sa localisation, qui intéressent les
chercheurs. Leur démarche consiste donc, dans un premier temps, à élaborer un
modèle de tous ces éléments. Qui dit
modèle dit simplification. Ainsi, le crâne pourra être vu comme une simple
sphère, si cette simplification se révèle acceptable. Le modèle construit
permet de prédire, par simulation, les mesures que les capteurs devraient
recevoir pour une activité corticale donnée. Mais le problème à résoudre est
inverse : connaissant les mesures, il s’agit de déterminer l’activité
corticale qui les explique. Pour ce faire, le modèle est simulé de façon
répétitive, en changeant ses données d’entrée jusqu’à reproduire les mesures
en sortie. Il est alors raisonnable d’affirmer que l’activité corticale
réelle est proche de celle qui alimente l’entrée du modèle puisque les
mesures simulées, en sortie du modèle, sont proches des mesures effectives. Enfin, le
faible nombre de points de mesures – d’une dizaine à quelques
centaines – pose un problème majeur qui n’est actuellement pas bien
résolu et motive des recherches en cours. Ces mesures sont en nombre
insuffisant pour permettre de reconstruire les millions de paramètres de
l’activité corticale. Les chercheurs sont donc contraints de se restreindre à
l'étude d'un modèle précis. Par exemple, ils représentent l’activité dans une
zone du cerveau par un simple dipôle électrique, uniquement caractérisé par
six paramètres, trois de position, deux d’orientation et un d’intensité. Ce modèle
est valable lorsque le cerveau est activé de manière très focale, par exemple
pour des réponses sensorielles primaires, et on peut alors estimer les
paramètres de l'activité de manière fiable et précise. Plus généralement, nos
connaissances sur le fonctionnement du cerveau sont introduites comme information
a priori, pour mieux cerner
l'estimation de l'activité corticale observée. Dans le même temps, des techniques de mesures encore plus puissantes
ont été développées. Ainsi, peut-on maintenant mesurer les champs magnétiques
cérébraux à l'extérieur de la tête en utilisant une machine bien plus
complexe, un casque de magnéto-encéphalographie qui
contient de petites bobines refroidies à une température de 4 Kelvin, pour
être supraconductrices et donc suffisamment sensibles. C’est une nouvelle vue
sur cette activité cérébrale qui s’ouvre à notre observation, pour peu que
les différents problèmes mathématiques et informatiques soient résolus de
façon satisfaisante. lmlmlml Page de mon site : http://champion20.monsite.orange.fr Mise à jour le samedi
24 juillet 2010 - * maurice.champion20@wanadoo.fr
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