Méthodologie en NSC cognitive

Question 1

Quels sont les avantages de l’évolution des méthodes en NSC cognitives ?

Answer 1

• Accessibilité unique à la structure et la fonction du cerveau
• Génération de nouveaux modèles qui permettent de mieux expliquer les différentes fonctions cognitives

Question 2

Quels sont les inconvénients de l’évolution des méthodes en NSC cognitives ?

Answer 2

• Réduction de la qualité des études : (1) Mesures sur bases fragiles (2) Erreur de type 2 (3) Conclusions non plausibles (4) Interprétations biaisées
• Utilisation inappropriée d’une technique

Question 3

Quelles sont les considérations des nouvelles méthodes ? (2)

Answer 3

• Différentes techniques pour nous informer sur différents aspects de la fonction neurale
• Interprétation des résultats dépend de ce que l’on mesure.

Question 4

Quelles sont les bonnes pratiques à avoir avec les méthodes ? (3)

Answer 4

• Connaissance des processus neurophysiologiques que l’on mesure
• Connaissance des aspects biophysiques de l’équipement utilisé et du signal mesuré
• Connaissance des outils statistiques appropriés pour traduire les données brutes en inférences.

Question 5

Quelle est la différence entre une mesure et une manipulation ?

Answer 5

Une mesure est corrélationnelle :

• Les signaux mesurés dans une région donnée sont concomitants à une fonction/un comportement.
• Limite : le signal ne veut pas forcement dire que la région est nécessaire à la fonction étudiée - pas parce que corrélation que présence d’un lien.

Une manipulation est causale :

• Cause des changements temporaires et réversibles
• Lésions permanentes des tissus.

Question 6

Séquence au niveau temporel?

Answer 6

Patch-clamp = single unit = animal/human optical = EPR intracranial = Scalp ERP = MEG < fMRI = TMS = EEG < PET < drug manipulation < animal and human lesion

Question 7

Séquence au niveau spatial ?

Answer 7

Patch-clamp < single unit < animal optical < fMRI < EPR intracranial et scalp = MEG = EEG = optique = TMS = PET = drug manipulations = lésions humaines et animales

Question 8

Quel est le potentiel invasif des méthodes non-invasives ?

Answer 8

• Mesure des signaux endogènes du cerveau à l’aide de senseurs externes
• Répétition
• Risque faible/nul

Question 9

Quelle est le potentiel invasif des méthodes invasives ?

Answer 9

• Mesure de la fonction cérébrale grâce à l’introduction d’un outil ou d’une substance chimique dans le cerveau
• Restreint aux animaux et aux patients qui demandent une intervention chirurgicale

Question 10

Quelles sont les techniques de MESURE ? (5)

Answer 10

1. Single-Unit Recording
2. Electroencephalography (EEG)
3. Magnetoencephalography (MEG)
4. Positron Emission Tomography (PET)
5. Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI)

Question 11

Quelles sont les techniques de MANIPULATIONS ? (5)

Answer 11

1. Invasive Stimulation Methods in Animals
2. Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS)
3. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS)
4. Experimental Lesions in Animals
5. Lesion Studies in Humans

Question 12

Comment fonctionne et quelle est l’utilité des enregistrements unitaires ?

Answer 12

Fonctionnement
• Insertion d’électrode(s) dans le tissu
• 1 neurone ou unité fonctionnelle (plusieurs neurones)

Utilité
• Mesure de l’activité sensorielle
• Cognition: pas évident

Question 13

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de l’EEG ?

Answer 13

Fonctionnement
• Électrodes (+ gel) pour mesurer activité synchrone des changements de potentiel de membrane
- Localisation et orientation spatiale particulière

Utilité
• Détecte l’activité générale constante et oscillatoire
• Détecte les perturbations du signal lors d’événements/émotions

Question 14

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la MEG ?

Answer 14

Fonctionnement
• Spirales électriques détectent un changement du champ magnétique généré par l’activité neuronale
• Particulièrement champ perpendiculaire à la bobine

Utilité
• Parcours temporel d’activations cérébrales

Question 15

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la PET ?

Answer 15

Fonctionnement
• Injection d’isotope radioactif attaché à:
- Glucose
- Neurotransmetteur
• Dans le système veineux
• Isotope réagit une fois dans la cellule → génération de rayons gamma captée par cristaux (2 rayons captés en même temps)

Utilité
• Métabolisme neuronal
• Neurotransmission
- Chimie du cerveau

Question 16

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de l’IRMf ?

Answer 16

Fonctionnement
• Imposition d’un champ magnétique (A) qui aligne les protons de manière perpendiculaire à un premier champ (B)
• Mesure de la vitesse à laquelle les protons reviennent à leur alignement initial après perturbation du signal
• Perturbation causée par l’oxygénation des cellules

Utilité
• Associer la structure à la fonction
• Diagnostic clinique (lésions et/ou maladie), guider des chirurgies et suivi de traitement

Question 17

Quels sont les avantages et inconvénients de l’EEG ?

Answer 17

Avantages
• Non-invasive
• Bonne résolution temporelle
• Peu couteux

Inconvénients
• Mauvaise résolution spatiale
• Beaucoup d’essais pour atteindre bonne synchronicité
• Activités contraires s’annulent
• Sensible au placement des électrodes
• Long setup expérimental

Question 18

Quels sont les avantages et inconvénients de la MEG ?

Answer 18

Avantages
• Très bonne résolution temporelle
• Bonne résolution spatiale
• Non-invasive
• Facile d’utilisation
• Versatilité des tâches expérimentales
• Pas d’atténuation du signal par les tissus/équipement (champ magnétique traverse facilement)

Inconvénients
• Couteux
• Signal faible à beaucoup d’amplification → vulnérable aux événements non reliés à la tâche expérimentale
• Ambiguïté dans la source du signal, car tous les neurones ne génèrent pas de champ magnétique perpendiculaire (perte d’activité fonctionnelle)

Question 19

Quels sont les avantages et inconvénients de la PET ?

Answer 19

Avantages
• Métabolisme chez l’humain (saints et patients)

Inconvénients
• Invasive
• Difficile à répéter (radioactif)
• Très couteux
• Résolution temporelle limitée (difficulté d’association à une tâche précise)
• Équipement complexe et synthétisation des molécules laborieuse

Question 20

Quels sont les avantages et inconvénients de l’IRMf ?

Answer 20

Avantages
• Non-invasive
• Bonne résolution spatiale
• Résolution temporelle correcte
• Permet de cartographier des fonctions cognitives complexes

Inconvénients
• Grands couts d’acquisition et d’opérations
• Bruit lors du mouvement
• Nécessite d’autres paradigmes d’acquisition pour connectivité fonctionnelle

Question 21

Comment fonctionne et quelle est l’utilité des stimulations invasives animales (micro-stimulation) ?

Answer 21

Fonctionnement
• Application d’un courant électrique à l’aide d’une électrode supplémentaire

Utilité
• Étudier un comportement généré par la stimulation d’une région cérébrale

Question 22

Quels sont les avantages et inconvénients des stimulations invasives animales (micro-stimulation) ?

Answer 22

Avantages
• Résolution temporelle et spatiale très bonnes
• Pas besoin d’agents pharmacologiques

Inconvénients
• Invasive
• Requiert une validation histologique (aussi avantage)

Question 23

Comment fonctionne et quelle est l’utilité des stimulations invasives animales (optogénétique) ?

Answer 23

Fonctionnement
• Peptide qui réagit à la lumière

Utilité
• Comportement selon le type de cellules

Question 24

Quels sont les avantages et inconvénients des stimulations invasives animales (optogénétique) ?

Answer 24

Avantages
• Spécificité cellulaire
• Métabolisme

Inconvénients
• Pas chez l’humain
• Paradigmes complexes et laborieux

Question 25

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la stimulation trans-crâniale à courant direct ?

Answer 25

Fonctionnement
• 2 électrodes sur le scalp qui créent un courant
• Changement du potentiel membranaire des neurones

Utilité
• Modulation l’activité neuronale pour observer les changements comportementaux
• Processus décisionnels

Question 26

Quels sont les avantages et inconvénients de la stimulation trans-crâniale à courant direct ?

Answer 26

Avantages
• Tests en double aveugle (pas de bruit)
• Peu couteux

Inconvénients
• Mauvaise résolution spatiale
• Effets rémanents

Question 27

Comment fonctionne et quelle est l’utilité de la stimulation magnétique transcrânienne - TMS ?

Answer 27

Fonctionnement
• Induction d’un courant électrique grâce à un champ magnétique généré par la machine

Utilité
• Permet de voir les conséquences de l’inhibition d’une aire corticale

Question 28

Quels sont les avantages et inconvénients de la stimulation magnétique transcrânienne - TMS ?

Answer 28

Avantages
• Non invasif
• Bonne résolution spatiale et très bonne temporelle de stimulation
• Versatilité des effets
• Généralisable sauf patients épileptiques
• Facilement combinable

Inconvénients
• Surface et omission des structures profondes
• Distraction par le bruit et douleur possible
• Mauvaise résolution temporelle d’inhibition

Question 29

Comment fonctionne et quelle est l’utilité des lésions animales ?

Answer 29

Fonctionnement
• Irréversibles
- Retrait d’un tissu
- Injection de neurotoxines
- Destruction des cellules par l’électricité
• Réversible
- Inhibition par le froid

Utilité
• Permet d’associer une fonction ou un comportement à une aire spécifique du cerveau
• Étude des mesures thérapeutiques et d’adaptation

Question 30

Quels sont les avantages et inconvénients des lésions animales ?

Answer 30

Avantages
• Résolution spatiale
• Histologie
• Permet de voir les effets des traitements/modèles chirurgicaux

Inconvénients
• Entrainement laborieux d’animaux
• Couteux et infrastructures complexes
• Comparaison difficile avec l’humain (processus cognitifs de haut niveau)
• Comportement naturel vs entrainement (labo)
• Invasive

Question 31

Comment fonctionne et quelle est l’utilité des lésions chez l’humain ?

Answer 31

Fonctionnement
• Problème vasculaire
• Trauma
• Tumeur
• Chirurgie
• Pathogènes métaboliques

Utilité
• Permet de mesurer les problèmes fonctionnels
- Simple vs double dissociation

Question 32

Quels sont les avantages et inconvénients des lésions chez l’humain ?

Answer 32

Avantage
• Génération de nouvelles hypothèses
• Spécification des déficits comportementaux pour réhabilitation

Inconvénients
• Dommages diffus
• Phénomènes plastiques
• Manque de données pré-lésion