intérêt de l’irm fonctionnelle en psychiatrie
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Intérêt de L’IRM fonctionnelle en Psychiatrie
Dr Dominique DrapierMCU-PHRennes
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Importance du champs magnétique 1.5 T ?
• A peu près le même que
• ou 50 000 fois
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Caractéristiques•Non-invasif
– Pas d’injection intraveineuse, pas de radiation (PET, SPECT)– Pas de casque, pas de gel (EEG)– Pas d’effet indésirable connu à l’exposition à un champs
magnétique
•Augmentation de la résolution spatiale et temporelle– EEG (ms) vs. IRMf (ms-sec) vs. PET (40-60 secs) – Spatial IRMf (mm en 3D) vs. PET (cm en 3D) vs EEG(2D)
•Ce qui signifie– Que l’on a une meilleure flexibilité donc une meilleure
adéquation avec les modèles neuropsychiatriques
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Que mesure l’IRMf?• L’IRMF est une méthode de mesure
indirecte de l’activité cérébrale.
• Cela n’a pas de rapport avec l’activité électrique du cerveau.
• Cela mesure la réponse du système vasculaire à une demande d’énergie par des cellules cérébrales activées
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IRM fonctionnelle
• Par BOLD : la plus classique, celle que l’on va décrire
• DTI (Diffusion Tensor Imaging): « Tracking »
• ASL (Arterial Spin Labelling)
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L’effet BOLD• La plupart des expérimentations
utilisent le principe de cet effet ( Blood Oxygen Level Dependent Contrast ).
• C’est un petit (moins de 5%) changement dans la clarté des images en IRMf répondant à une augmentation relative et faible du niveau d’oxygène dans le système circulatoire dans la région du cerveau activé.
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Point de vue physiologique
Activité neuronaleConsommation
locale d’ATP
CL O2
Métabolisme local énergétique
FSV
CL GluFSA
Le signal BOLD resulte de la combinaison complexe de ces
paramètres
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(Apport de plus de HbO2-> moins de Hb sur le
versant veineux si l’excès d’O2 n’est pas utilisé)
CL O2
FS V
FSA Locale Hb
Locale Hb
Locale Hb (Extraction d’O2-> HbO2devient Hb)
(Plus d’Hb dans un voxel donné)
Ils changent le taux d’Hb ce qui affecte l’environnement magnétique
Différents effets sur la concentration HbO2
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• La plupart des expériences sont complexes et font appel à plusieurs conditions actives
• Il faut cependant limiter le nombre de conditions actives pour ne pas compromettre les résultats.
– Condition active = ce que l’on mesure– Condition passive = tâche contrôle
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Combien de conditions ?• Toutes les expériences en IRMF fonctionnent
sur un contraste entre deux conditions au moins.
• La difference entre ces conditions est le facteur que l’on veut tester.
Exemple : pour tester une réponse visuelle à une image donnée dans son ensemble, l’image de référence (baseline) devrait être un écran blanc et la condition active sera l’image.
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Condition active
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Condition contrôle
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Condition active
Condition contrôle
Condition active – condition contrôle = EFFET
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Série d’Ekman
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Detection des changements dans l’effet BOLD
• C’est facile si l’effet est large (>1-2%) mais plus difficile en dessous.
• C’est parce-que les images IRMF sontbruyantes, i.e elles contiennent de nombreuses variations en intensité qui ne sont pas liées à l’activité cérébrale. Ceci peut être causé par le mouvement, les propriétés électroniques et magnétiques de l’IRM, les battements du coeur, la respiration etc...
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The data
One slice100 images
One image4096 voxels
Voxels
64 voxels
64 v
oxel
s
3.75mm
3.75
mm
1 TR = 3s
t=1xTR=3s
t=100xTR=300s
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Correction motrice des images
SANS AVEC
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Re-alignement des images
3 translations + 3 rotations
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Analyse seule
Correction motrice + analyse
Correction motrice + spin excitation history correction + analyse
Corrections paramétriques
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Uniformisation du champs magnétique
Apr
ès
• Non-uniformité du champ magnétique• Interferences électroniques dues aux variations de
température dans le logiciel d’imagerie
time
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IRMf : coupes anatomiques
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Normalisation spatiale
2D
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Analyse d’un sujet
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Analyse d’un groupe de sujets
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Analyse d’un groupe de sujets
Analyse individuelle
Analyse du groupe
ANCOVA
differences
similarités
Analyse individuelle
Analyse du groupe
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Les marqueurs neurofonctionnels chez les
sujets bipolaires sont caractérisés par une hyper-
activation frontale en réponse à une tâche de mémoire de
travail
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Rationnel• Des anomalies des fonctions cognitives
persistent chez les bipolaires en rémissions
• En particulier la mémoire de travail• Les sujets bipolaires ont de moins
bonnes performances que les contrôles sur ces tests
• Les différences s’accentuent au gré de l’augmentation de la difficulté de la tâche
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Rationnel• Les troubles bipolaires ont une forte
héritabilité.• Les résultats sur les tâches cognitives
et l’hyperactivation frontale n’ont pas été comparés avec les résultats de leurs proches.
• Une anomalie commune entre les bipolaires et leur apparentés pourrait fournir un marqueur-trait de vulnérabilité du trouble.
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Objectifs• Comparer les activations cérébrales pendant
la tâche N-Back entre BP, apparentés et témoins
• Pour monter:Différences entre les groupes dans l’activation neuronale, particulièrement quand la tâche devient plus difficileDifférences dans l’intensité de réponse lorsque la difficulté de la tâche augmente
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Sujets• Vingt patients atteints de trouble
bipolaire selon les critères du DSM-IV.
• En état euthymique contrôlé par la Beck Depression Inventory et Altman Self-Rated Mania Scale
• Recevant un traitement standard de trouble bipolaire
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Apparentés et contrôles
• Vingt apparentés du 1er degré et vingt contrôles.
• Ne recevant pas de traitement et sans antécédents psychiatriques
• Critères d’exclusion classiques
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La tâche N-back
• Block-design paradigm.
• 3 conditions actives de mémoire et une tâche de référence contrôle.
• Chaque bloc de 30 sec consiste en 14 séries de lettre.
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A G G Z JONE BACK
A F A L RTWO BACKS
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A G S A JTHREE BACKS
A F A X RCONTROL
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Analyse des données comportementales
• Pourcentages de bonnes réponses
• ANOVA trois groups x trois conditions
• Comparaisons post-hoc entre les groupes de sujets par tâche
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Analyse des données IRMf• Cartes de groupes• Comparaison entre les groupes
– ANOVA trois groupes x trois conditions– Interactions deux groupes x trois
conditions– ANOVA comparant les groupes deux à deux
pour chaque condition• Extraction de la taille de l’effet des
cluster significatifs vers SPSS
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RESULTATS
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*p ≤ 0.05; Différence significative entre les patients bipolaires et les apparentés et les témoins pour les performances pour les tâches 2-back et 3-back.
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3-back2-back1-back
100 %
50 %
Prob
rel
NC
group
Performances
*
*
*
*
*p < 0.005
¤
¤
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- CortexPrefrontalventrolateral etdorsolateral D
- GyrusPostcingulaire G
- Subgyrus parietal
G
Pas de différence significative entre les groupes
GBAM: activations specifiques
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ANOVA 3 groupes x 3 conditions
Differences entre les groupes dans le cortex orbitofrontal G
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Activation du cortex préfrontal dorsolatéral gauche
Activation supérieure des apparentés par rapport aux contrôles pendant les tâches 1 and 2-back Coordonnées: x = -40/-29, y = 44/59,z = -7/15
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*
*
*p < 0.005
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3-back2-back1-back
100 %
50 %
Prob
rel
NC
group
Performances
*
*
*
*
*p < 0.005
¤
¤
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Discussion
• Bp ont de moins bons résultats pour les tâches 2 et 3-back.
• Activations de groupe: Résultats classiques dans la mémoire de travail.
• Principale différence entre les groupes dans le Cortex orbitofrontal G
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Discussion
• Augmentation linéaire de l’activation des contrôles de 1 back à 3 back
• Tandis que les BP et apparentés n’ont pas une augmentation linéaire de leur activation
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Discussion• Une propriété classique des réseaux de la mémoire est
qu’ils sont « load-responsive »
• Notre étude montre qu’il existe une limite dans les capacités d’activation pour faire la tâche correctement quand celle-ci devient difficile.
• Il existe une graduation des possibilités d’activation entre les patients, leurs apparentés et les contrôles.
• Il se peut que cette limite soit un marqueur endophénotypique de la maladie
![Page 50: Intérêt de L’IRM fonctionnelle en Psychiatrie](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062601/62b457e3edba1e777638d1aa/html5/thumbnails/50.jpg)
Intérêt de L’IRM fonctionnelle en Psychiatrie
Dr Dominique DrapierMCU-PHRennes