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 du cerveau. Une technique plus récente 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 des études de recherche, elle devient de plus en plus courante dans le cadre clinique.

Vous avez probablement déjà rencontré des images créées à l’aide d’une IRM fonctionnelle. 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 populaires : 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 faites, et que représentent-elles réellement ?

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 d’IRM.

Lorsqu’une zone du cerveau est plus active, elle utilise d’abord beaucoup d’oxygène dans le sang. Peu de temps après, le cerveau dilate les vaisseaux sanguins locaux afin de rétablir l’apport d’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 dans le sang.

Ainsi, les études d’IRM fonctionnelles n’examinent pas directement l’activité neuronale, mais examinent comment les niveaux d’oxygène dans le sang changent et corrélent cette activité à l’activation 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 entraîne un signal BOLD.

Comment les médecins utilisent l’IRM fonctionnelle

Parce qu’il s’agit d’une technologie relativement récente et parce 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 souhaite retirer une tumeur cérébrale située à proximité des centres du langage du cerveau, il peut ordonner 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 la recherche médicale.

Types de recherches effectuées à l’aide de l’IRMf

Il existe deux manières 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 moments, et d’autres fois un écran vide. On peut leur demander d’appuyer sur un bouton chaque fois qu’ils voient le damier clignotant. Le signal pendant la tâche sera ensuite comparé au signal lorsque la tâche n’est pas en cours, et le résultat sera une sorte d’image de quelles régions du cerveau ont été impliquées en voyant un damier clignotant puis en appuyant sur un bouton.

L’autre façon d’utiliser l’IRMf est d’évaluer les réseaux de neurones. 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 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 qui proviennent des études IRM fonctionnelles sont très compliquées et nécessitent beaucoup d’analyses statistiques pour être significatives. Cela a initialement conduit de nombreuses personnes à se méfier des résultats des études IRM fonctionnelles, car il semblait qu’il y avait de nombreuses possibilités d’erreur dans l’analyse. Cependant, à mesure que les chercheurs et les examinateurs 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 leur localisation. Bien qu’il soit difficile de dire si l’IRMf sera un jour couramment utilisée dans un cadre 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.