Comment fonctionne l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) a permis aux médecins d'obtenir de très bonnes images des structures cérébrales. Une nouvelle technique connue sous le nom d'IRM fonctionnelle peut aller encore plus loin en mesurant indirectement l'activité cérébrale. Alors que la plupart du temps, la technique n'est utilisée que dans les études de recherche, elle est de plus en plus courante en milieu clinique.

Vous avez probablement rencontré des images créées à l'aide de l'IRM fonctionnelle à un moment donné. Ils montrent un cerveau avec des zones colorées représentant des zones du cerveau associées à une fonction comme le langage ou le mouvement. Ces études sont très appréciées: des centaines d'articles scientifiques utilisant cette technologie sont publiés chaque mois, dont beaucoup sont également mentionnés dans la presse profane. Mais comment ces images sont-elles fabriquées et que représentent-elles réellement?

Matthew Simmons / Intermittent / Getty Images

Comment fonctionne l'IRM fonctionnelle

L'IRM fonctionnelle utilise un signal spécial appelé contraste dépendant du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD). Le sang circulant dans le cerveau transporte l'oxygène sur des molécules appelées hémoglobine. Les molécules d'hémoglobine transportent également du fer et ont donc un signal magnétique. Il s'avère que les molécules d'hémoglobine ont des propriétés magnétiques différentes lorsqu'elles sont attachées à l'oxygène que lorsqu'elles ne transportent pas d'oxygène, et cette petite différence peut être détectée avec un appareil IRM.

Lorsqu'une zone du cerveau est plus active, elle utilise initialement beaucoup d'oxygène dans le sang. Peu de temps après, le cerveau dilate les vaisseaux sanguins locaux afin de rétablir l'apport en oxygène. Le cerveau peut même faire ce travail un peu trop bien, de sorte que plus de sang oxygéné pénètre dans la zone que ce qui était initialement utilisé. L'appareil d'IRM peut détecter la différence de signal qui résulte de cette augmentation de l'oxygène sanguin.

Ainsi, les études d'IRM fonctionnelle ne regardent pas réellement l'activité neuronale directement, mais examinent comment les niveaux d'oxygène dans le sang changent et corrélent cette activité au déclenchement des nerfs. Des études ont montré que cette hypothèse est généralement correcte, bien que des maladies telles que les malformations vasculaires, les tumeurs et même le vieillissement normal puissent modifier la relation entre l'activité neuronale et le flux sanguin local qui se traduit par un signal BOLD.

Comment les médecins utilisent l'IRM fonctionnelle

Comme il s'agit d'une technologie relativement plus récente et que d'autres techniques peuvent répondre à des questions similaires à celles de l'IRMf, l'IRMf n'est pas couramment utilisée en milieu clinique ou hospitalier. Cependant, il peut être utilisé pour aider à planifier des chirurgies cérébrales importantes. Par exemple, si un neurochirurgien veut enlever une tumeur cérébrale qui se trouve à proximité des centres du langage du cerveau, il peut commander une étude IRMf pour aider à montrer exactement quelles zones du cerveau sont impliquées dans le langage. Cela aide le neurochirurgien à éviter d'endommager ces régions lors de la chirurgie. Cependant, l'utilisation la plus courante de l'IRMf est dans la recherche médicale.

Types de recherche effectuée à l'aide de l'IRMf

Il existe deux façons principales d'utiliser l'IRMf pour visualiser la fonction cérébrale. Une méthode se concentre sur la recherche de zones spécifiques du cerveau qui répondent à une tâche ou à un stimulus. Par exemple, la personne dans le scanner IRM peut voir un damier clignotant à certains endroits, et d'autres fois un écran vide. Ils peuvent être invités à appuyer sur un bouton chaque fois qu'ils voient le damier clignotant. Le signal pendant la tâche sera alors comparé au signal lorsque la tâche n’est pas terminée, et le résultat sera une sorte d’image des régions cérébrales impliquées en voyant un damier clignotant, puis en appuyant sur un bouton.

L'autre façon dont l'IRMf peut être utilisée est d'évaluer les réseaux neuronaux. Cela implique de déterminer quelles zones du cerveau se parlent. Si une zone du cerveau s'allume généralement en même temps qu'une autre, ces deux zones du cerveau peuvent être connectées. Aucune tâche n'est peut-être même nécessaire pour faire ce genre d'étude. Pour cette raison, ces études sont parfois appelées imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à l'état de repos.

Les informations issues des études d'IRM fonctionnelle sont très compliquées et nécessitent de nombreuses analyses statistiques pour être significatives. Cela a initialement conduit de nombreuses personnes à se méfier des résultats des études d'IRM fonctionnelle, car il semblait qu'il y avait de nombreuses possibilités d'erreur dans l'analyse. Cependant, à mesure que les chercheurs et les évaluateurs se sont familiarisés avec la nouvelle technologie, les résultats deviennent à la fois plus fiables et plus fiables.

Ce que l'avenir nous réserve

Les études d'IRM fonctionnelle ont déjà montré de nombreuses choses différentes sur le cerveau, en plus de confirmer ce que nous savions déjà sur les voies neuronales et la localisation. Bien qu'il soit difficile de dire si l'IRMf sera un jour couramment utilisée dans un contexte clinique, sa popularité et son efficacité en tant qu'outil de recherche à lui seul font qu'il est important pour les médecins et les profanes d'avoir une compréhension de base du fonctionnement de cet outil.