Imagerie fonctionnelle du cerveau – Serge Goldman

Serge Goldman

GoldmanNé en 1957. Docteur en médecine (ULB), Spécialisation en médecine nucléaire (ULB), Agrégation de l’Enseignement Supérieur en Science Médicale (ULB). Directeur du Service de médecine nucléaire et de l’unité du PET-biomedical cyclotron (ULB-Erasme). Directeur du Laboratoire de Cartographie Fonctionnelle Cérébrale (ULB-Erasme). Professeur à l’ULB.

Pour en savoir plus

L’imagerie fonctionnelle dans l’étude du cerveau lésé

1. État de l’art

Le cerveau assure la perception des stimulations sensorielles et l’exécution d’activités intellectuelles et motrices. Entre les périodes d’activités perceptives, cognitives ou motrices, le cerveau est considéré « à l’état de repos », malgré la persistance certaine d’une activité neurale nécessaire au maintien de fonctions vitales, à la poursuite de processus mentaux conscients et inconscients et au traitement de l’information précédemment recueillie. Jusqu’à la dernière décennie, les signaux neurophysiologiques du cerveau au repos étaient considérés comme du « bruit » sans valeur pour la compréhension du fonctionnement cérébral. Des études récentes de neuro-imagerie indiquent que l’activité spontanée du cerveau humain n’est pas aléatoire et qu’elle présente au contraire une structure très précise tant du point de vue de sa répartition dans le cerveau que de son évolution temporelle. Cette organisation de l’activité cérébrale spontanée a été révélée grâce à la TEP et la démonstration de régions cérébrales dont l’activité est particulièrement élevée lorsqu’aucune tâche déterminée par un but n’est effectuée. Secondairement, la neuro-imagerie a permis de démontrer que des régions cérébrales distinctes voient leurs activités corrélées, ou synchronisées dans leur variation. Des réseaux cérébraux de l’état de repos ont ainsi été décrits. L’organisation spatiale de ces réseaux suggère une relation avec des fonctions neurales bien définies. L’étude des modifications de l’organisation de ces réseaux ouvre une fenêtre sur les conséquences fonctionnelles de lésions cérébrales diverses, qu’elle soient liées à une atteinte localisée (tumeur, accident ischémique, traumatisme…) ou qu’elles résultent d’une maladie chronique telle que la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson ou certaines formes d’épilepsie.

2. Méthodologie

L’imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf) est la méthode la plus couramment utilisée pour l’étude fonctionnelle du cerveau de sujets sains. L’IRMf nous renseigne de façon indirecte sur l’activité neuronale ; elle se base sur le couplage local de l’activité neuronale avec l’état de constriction ou de dilatation des vaisseaux sanguins, un couplage qui règle localement l’apport d’oxygène sur la consommation d’énergie liée à l’activité des synapses (les synapses sont les sites de communication entre neurones). Lorsque la neuroimagerie est appliquée à l’étude du fonctionnement cérébral de patients atteints de lésions cérébrales, il est nécessaire de mettre en œuvre des méthodes qui offrent, à l’inverse de l’IRMf, une information directe sur l’activité neuronale. En effet, la plupart des affections neurologiques, aiguës ou chroniques, sont susceptibles de perturber le couplage neuro-vasculaire sur lequel se base l’IRMf, au risque de produire chez ces patients une information du fonctionnement cérébral qui n’est pas fidèle à la réalité. Au LCFC, nous développons des méthodes originales d’analyse des signaux MEG qui permettent d’aborder l’étude des réseaux cérébraux de l’état de repos d’une façon très précise, en prise directe avec l’activité neuronale. Le projet soutenu par la Fondation ULB permet la poursuite de ces développements par les physiciens attachés au LCFC.

3. Objectif

Le projet se concentrera sur l’étude d’une conséquence particulière des atteintes neurologiques focales, le phénomène de négligence spatiale unilatérale. Ce phénomène particulièrement fréquent lors de l’atteinte de l’hémisphère droit se traduit par le fait que les patients qui en sont atteints ne répondent pas à des stimulations sensorielles qui sont présentes dans une partie de leur champ sensoriel (il s’agit le plus souvent de l’hémichamp gauche). S’il semble au premier abord d’une gravité moindre que les handicaps moteurs et sensoriels tels que l’hémiplégie (paralysie d’un hémicorps) ou l’hémianopsie (déficit d’une partie du champ visuel), ce déficit s’avère très invalidant ; il a également un fort impact négatif sur les possibilités de rééducation des déficits moteurs et sensoriels. La dépendance étroite de la motricité et de la perception sensorielle vis-à-vis d’une représentation correcte de l’espace est de nature physiologique ; toutes les actions et toutes les perceptions sont inscrites dans un espace topologique dont la référence est l’individu qui agit et perçoit. Sur le plan neurophysiologique, cet espace moteur et sensoriel comporte deux aspects distincts, d’une part l’espace personnel qui est celui de l’individu et de son propre corps, et d’autre part l’espace extrapersonnel qui est celui de l’environnement centré sur l’individu. L’espace personnel est inscrit physiologiquement dans des schèmes moteurs organisant les mouvements de nos segments de membres les uns par rapport aux autres, et des schèmes sensoriels qui organisent une représentation de notre corps à partir d’informations sensorielles diverses. L’espace extra-personnel de l’homme « bipède et debout » respecte des références naturelles suivant un axe vertical (la lumière vient du haut, la gravité nous tire vers le bas) et antéro-postérieur (nous visons et manipulons devant nous ; nous nous déplaçons d’avant en arrière, du passé vers le futur). Le troisième axe est celui dans lequel s’inscrit l’héminégligence qui sera gauche — le plus souvent — ou droite. Ses références sont culturelles et codifiées (gauche-droite ; babord-tribord ; cour-et-jardin, direction prioritaire et non prioritaire du Code de la route…). Elles sont liées à l’apprentissage et s’appuient sur l’asymétrie de l’espace personnel suivant cet axe, une asymétrie liée à la spécialisation hémisphérique et à ses conséquences motrices (« dextérité » du membre dominant) et sensorielles. L’héminégligence par certaines de ses caractéristiques est mise en relation avec les processus d’orientation de l’attention. Nous avons posé l’hypothèse que l’analyse des réseaux de l’état de repos associés à divers aspects de l’orientation attentionnelle permettra d’améliorer notre compréhension de l’héminégligence et d’en déduire de nouvelles approches thérapeutiques et rééducationnelles de ce trouble.

4. Budget

ce projet en cours est déjà financé à 100%.

budget détaillé