Imagem cerebral

A imagiologia cerebral (também conhecida como neuroimagem ) significa todas as técnicas de imagiologia médica que permitem observar o cérebro, principalmente quando um indivíduo realiza uma tarefa cognitiva .

Histórico

A observação do cérebro por autópsia foi imprecisa e incompleta, principalmente devido à observação post-mortem de um órgão congelado, que não poderia explicar o deslocamento de tumores cerebrais na origem de distúrbios cognitivos, como afasia . O desenvolvimento de técnicas de imagiologia médica aliadas a métodos de psicologia cognitiva e experimental (por exemplo, psicolinguística ) tornaram possível observar in vivo a atividade elétrica e o fluxo sanguíneo no cérebro, cujas variações permitem determinar as áreas cerebrais solicitadas por diferentes processos cognitivos. A primeira técnica de neuroimagem é o “equilíbrio da circulação humana” inventado por Angelo Mosso na década de 1880. Ele foi capaz de medir de forma não invasiva a redistribuição do sangue durante a atividade emocional e intelectual e foi redescoberto por Stefano Sandrone e seus colegas em 2014. Ferramentas de neuroimagem ( MRI , tomografia por emissão de pósitrons , eletroencefalografia , magnetoencefalografia, etc.) têm, portanto, contribuído amplamente para o progresso da ciência cognitiva desde a década de 1990 (ou mesmo antes, já na década de 1950 para ' eletroencefalografia ), contribuindo para o que foi chamado de década do cérebro .

Neuroimagem estrutural

A imagem estrutural (também conhecida como anatômica) busca identificar, localizar e medir as diferentes partes da anatomia do sistema nervoso central. Na prática clínica médica, permite identificar a localização e extensão de uma lesão cerebral para fins diagnósticos e / ou intervenção cirúrgica.

No contexto da pesquisa em neurociência cognitiva, as imagens estruturais fornecem elementos para interpretar observações comportamentais em neuropsicologia . Ao determinar quais lesões correspondem a um dado déficit cognitivo, é possível estabelecer que a região do cérebro lesada está envolvida no mecanismo subjacente. Assim, foi observando, post mortem, que o cérebro de um paciente incapaz de falar após um derrame apresentava uma área destruída no lobo frontal esquerdo, que Paul Broca deduziu o papel dessa região nos processos de linguagem.

Mais recentemente, com o aumento da precisão da medição, tornou-se possível correlacionar a medição do volume (ou densidade de neurônios ) de uma região do cérebro com atividades ou resultados comportamentais. Assim, em 2000, um estudo mostrou que uma estrutura cerebral envolvida na memória espacial, o hipocampo (cérebro) , era mais desenvolvida nos taxistas de Londres do que na média da população, e ainda mais porque 'eles estavam dirigindo há mais tempo.

Para entender melhor a cognição e as emoções em humanos ou animais, estamos tentando visualizar em tempo quase real e cada vez mais precisamente a atividade dos neurônios envolvidos por diferentes tipos de atividade cerebral, como por exemplo o pensamento, a percepção, o vivido ou a recordação de emoções que resultam em modificações muito rápidas dos potenciais de ação nos neurônios ativados.

Em novembro de 2015, na revista Science , uma equipe da Universidade de Stanford ( Palo Alto , Califórnia) anunciou que conseguiu visualizar os picos da atividade elétrica neuronal sob um microscópio , representando-os "como flashes de luz com resolução temporal de l. 'ordem de 0,2 milissegundos ' . Ao observar esses fenômenos, aspectos até então inacessíveis do "código neural" tornam-se visíveis.

As ferramentas de neuroimagem estrutural são histologia e exame post-mortem , anatômica MRI , CT-scan , único tomografia por emissão de fóton ( SPECT , ou tomografia computadorizada por emissão de fóton único (en) , SPECT), voxel baseado morfometria (en) .

Neuroimagem funcional

A imagem funcional busca caracterizar o cérebro em ação. O uso tradicional desses métodos é fazer com que um indivíduo execute uma tarefa cognitiva e medir o sinal produzido pela atividade cerebral. Dependendo das técnicas e ferramentas matemáticas utilizadas, é possível encontrar, com mais ou menos precisão, qual região do cérebro estava particularmente ativa e em que ponto da tarefa cognitiva.

As ferramentas de neuroimagem funcional incluem:

A ressonância magnética funcional (fMRI) de imagem compreende a medição do sinal BOLD que reflete a taxa de oxigenação do sangue no cérebro. Por um mecanismo ainda pouco explicado, denominado resposta hemodinâmica , o influxo de sangue oxigenado aumenta nas regiões que consomem energia. Assim, é possível, por esse método, saber com grande precisão quais regiões do cérebro estão especialmente ativas durante uma dada tarefa. Desde a década de 2000, a técnica de ressonância magnética funcional orientada a eventos forneceu acesso à dinâmica do sinal BOLD (com uma resolução temporal de cerca de um segundo), mas isso permanece muito mais lento do que a dinâmica dos processos cognitivos.
A tomografia por emissão de pósitrons (PET) tem como objetivo medir alterações no fluxo sanguíneo por meio de um traçador radioativo que deve ser previamente injetado por via intravenosa. Como a difusão do traçador e a modulação do fluxo sanguíneo são fenômenos relativamente lentos, essa técnica não dá acesso à dinâmica dos mecanismos neuronais. Isso a torna uma técnica cada vez menos usada hoje em dia para imagens funcionais. Por outro lado, ao utilizar radiotraçadores com afinidade por certos neurorreceptores , a PET permite medir seletivamente a atividade neuronal ligada a um mecanismo fisiológico preciso.
O eletroencefalograma (EEG) foi o primeiro método de neuroimagem não invasivo, desenvolvido em 1929 pelo neurologista Hans Berger e depois por William Gray Walter . Ao contrário dos dois métodos chamados metabólicos, é uma medida direta da atividade elétrica. O EEG é relativamente impreciso espacialmente, mas oferece uma resolução temporal limitada apenas pela velocidade da eletrônica de medição. Uma primeira abordagem consiste em medir os potenciais evocados : ao repetir a mesma estimulação um grande número de vezes, é possível destacar ondas positivas e negativas características das diferentes etapas do processo de processamento da informação (por exemplo, N100, P300 , N400). Outra abordagem consiste em medir por eletroencefalografia quantitativa (uma técnica desenvolvida pela primeira vez na França por Zénon Drohocki e Léonide Goldstein ) as modificações das atividades rítmicas que parecem desempenhar um papel funcional importante na cognição. O mapeamento EEG (mapeamento EEG cerebral) visualiza em um computador as imagens sintéticas obtidas após a quantificação por capacetes de eletrodos EEG de registros múltiplos simultâneos (48,128,256) e é aplicado em estudos de vigília e sono como na neuropsicologia.

Exemplo:

Após a fixação dos eletrodos, os sujeitos são confrontados com experiências de transgressão semântica e sintática. No primeiro caso, uma onda negativa (denominada N400) é emitida aproximadamente 400 ms após o estímulo transgressivo correspondente à anomalia semântica. No segundo caso, uma onda positiva (chamada pág. 600) é emitida aproximadamente 600 ms após o estímulo correspondente à anormalidade sintática. Isso indica que a atividade semântica precede a atividade sintática, pelo menos em indivíduos saudáveis. Em pacientes afásicos, sendo a onda N400 mais tardia e de menor amplitude, o acesso às informações semânticas seria mais lento.

A magnetoencefalografia (MEG) fornece informações um tanto semelhantes às do EEG, mas mede os campos magnéticos induzidos pela atividade cerebral. A vantagem do MEG reside no fato de que, ao contrário dos campos elétricos, os campos magnéticos dificilmente são distorcidos por sua passagem pelos tecidos orgânicos (em particular a interface entre o líquido cefalorraquidiano e o crânio ). Assim como no EEG, é possível, por meio de uma análise matemática do sinal, reconstruir as fontes do sinal eletromagnético. Isso torna possível identificar com vários graus de precisão as regiões de onde os potenciais evocados são emitidos. No entanto, essas técnicas de localização espacial prolongam consideravelmente o tempo de processamento de dados e ainda são marginais.
A imagem ótica
A imagem espectroscópica NIR
A medição do sinal óptico evocado ( en: sinal óptico relacionado ao evento EROS) é uma técnica relativamente recente (desenvolvida no final da década de 1990).

Comparação dos diferentes métodos

O FMRI compartilha com o PET a vantagem de boa resolução espacial e também oferece boa resolução temporal, uma vez que seu uso não é baseado na vida útil de um produto. No entanto, a fMRI também compartilha as desvantagens do PET: segurança desconhecida e método invasivo, o paciente deve estar deitado e a máquina fazendo um ruído infernal.

O EEG e o MEG não são invasivos porque limitam muito pouco o sujeito, sendo a aplicação dos eletrodos indolor. Eles também oferecem boa resolução temporal. No entanto, a resolução espacial desses métodos permanece mal caracterizada.

Neuroimagem e procedimentos forenses

A lei de bioética francesa de 2011 torna a França o primeiro país do mundo a permitir, por meio de texto legislativo, o uso de imagens cerebrais como parte da perícia forense .

Em outro lugar, a MacArthur Foundation , a European Science Foundation e o Economic and Social Research Council reúnem cientistas, filósofos e juristas encarregados de examinar a adequação entre o campo jurídico e o conhecimento recente relacionado às imagens cerebrais.

Notas e referências

Sandrone et al. , " Angelo Mosso ", Journal of Neurology , vol. 259,2012, p. 2513–2514 ( PMID 23010944 , DOI 10.1007 / s00415-012-6632-1 , leia online )
Sandrone et al. , “ Pesando a atividade cerebral com a balança: os manuscritos originais de Angelo Mosso vêm à luz ”, Brain , vol. 137,2014, p. 621-633 ( PMID 23687118 , DOI 10.1093 / brain / awt091 , leia online )
EA Maguire et al, "mudanças estruturais relacionadas à navegação no hipocampo dos motoristas de táxi", PNAS , 97 (2000), 4398-4403 [ (em) ler online ] .
Underwood E (2015) Uma imagem mais rápida e brilhante das células cerebrais em ação. Notícias da revista Science ; AAAS; 19/11/2015.
P. Etevenon. Caverna de Platão. Ou mapeando uma noite de sono e sonhos . CNRS AV, CNRS Video Library, N ° 89, filme de 16 mm depois VHS e DVD de 25 min, S / D 4/3 Couleur Sonore, 1986.
Center for Strategic Analysis , "The brain and the law: analysis of the surge of neurodroit" , Working Paper n o 2012-07, September 2012.
Laura Pignatel e Olivier Oullier, " Les neurosciences dans le droit ", Cités , n o 60,2014( leia online , consultado em 18 de fevereiro de 2017 ).
Fabrice Guillaume, " Uma varredura cerebral pode realmente revelar seu voto presidencial?" » , No L'Obs ,16 de abril de 2012(acessado em 19 de janeiro de 2018 ) .

Veja também

Bibliografia

Fabrice Guillaume, Guy Tiberghien e Jean-Yves Baudouin, O cérebro não é o que você pensa - Imagens e miragens do cérebro , PUG,21 de março de 2013, 201 p. ( ISBN 2706117796 e 9782706117794 , ISSN 2266-3169 ).

links externos

Ouça o ciclo do curso "Das imagens cerebrais à consciência e à ética" ministrado no College Belgium (2009-2010).
Jean-François Marmion “ Entrevista com Fabrice Guillaume: Imagens do cérebro sem ilusões ” em Le Cercle Psy , o25 de junho de 2013.
Coletivo (Society for Neuroscience), Le Cerveau en fiche , “Capítulo 13: Os diferentes tipos de pesquisa”, traduzido pela Société des neurosciences, 2013. [ leia online ] (PDF)