Je vais essayer de vous expliquer aujourd’hui ce qu’est l’IRM, utiliséeé pour de nombreux examens médicaux, (vous avez sans doute pour la plupart flippé à l’intérieur d’un scanner IRM, car être enfermé dans ce «cercueil» n’est pas très agréable), mais dont les versions plus récentes sont un outil remarquable d’exploration du cerveau.

          D’abord le principe physique général :

          L'imagerie par résonance magnétique (lRM) repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) qui utilise les propriétés quantiques magnétiques des noyaux atomiques. L'lRM utilise un champ magnétique puissant et stable produit par un très gros aimant supraconducteur; ce champ crée une «magnétisation» des tissus par alignement des spins, les moments magnétiques élémentaires des noyaux atomiques des atomes des molécules et notamment ceux d’hydrogène, extrêmement courants dans les molécules organiques et dans l’eau contenue dans les tissus du corps humain.
          D'autres champs, plus faibles, (des radiofréquences) sont alors appliqués, de sorte que cet alignement est légèrement perturbé et engendre un signal électromagnétique lors du retour à la position initiale.
          L'IRM consiste à localiser I'origine de ce signal RMN, qui est proportionnel au niveau du champ produit par I'aimant. Des aimants de plus en plus puissants ont donc été conçus. Il y a, en France, environ 600 appareils d'‘IRM, dont la moitié dotés d'un aimant de trois teslas qui permet une résolution de l’ordre du mm, utilisés principalement à des fins de diagnostic. Un appareil doté d’un aiment de 7 teslas permet des recherches au centre «Neurospin» de Saclay, avec une résolution d’environ 200 microns.
          La France est plutôt en retard quant au nombre de ces appareils de diagnostics et les temps d’attente des malades sont trop longs (3 à 5 semaines).

          Le cerveau est I'organe idéal pour l'IRM, car le signal de résonance magnétique est perturbé et faible quand l'objet à observer est en mouvement, ou quand il présente des interfaces entre le tissu et l'air; or le sujet peut facilement maintenir sa tête immobile dans un appareil d'IRM, et il y a peu de contact entre le tissu et l'air dans le cerveau.
          Au début des années 1980, I'IRM était avant tout un outil d'imagerie structurelle: elle permettait d'obtenir en quelques minutes, grâce à l’informatique, une image tridimensionnelle du cerveau avec un contraste important entre substance grise (contenant les corps cellulaires des neurones), et la substance blanche, formée des dendrites et axones myélinisés.

          En 1992 un chercheur japonais, Seiji Ogawa, a utilisé le paramagnétisme de l’hémoglobine, qui dans la sang, transporte l’oxygène. Les neurones actifs consomment davantage d’oxygène et donc le contraste de l’hémoglobine est plus important sur les lieux d’activité cérébrale.
          Aujourd'hui, les chercheurs en neurobiologie utilisent cette «IRM fonctionnelle», (IRMf), pour trouver les principaux réseaux ou circuits neuronaux actifs lors des fonctions telles l'audition, la vision ou la motricité, mais aussi des processus cognitifs complexes tels les mécanismes du calcul, du langage ou de la lecture, et ceux de leur apprentissage.
Mais comprendre l'activité du cerveau au repos est aussi un thème de recherche important, car même lorsqu'on ne fait rien, le cerveau travaille, et de nombreuses équipes cherchent à « modéliser » les réseaux cérébraux actifs au repos.

          Dans Ie tissu cérébral, le mouvement des molécules d'eau est aléatoire, mais est perturbé par les membranes des cellules et des axones.
           L’'imagerie par résonance magnétique du processus de diffusion de l'eau dans le cerveau (IRM de diffusion) permet de voir in vivo, l'organisation des fibres d'axones myélinisés - les prolongements des neurones - qui se regroupent en faisceaux et forment des autoroutes « véhiculant » l’information d'une région cérébrale à une autre. 
          La résolution est d’une dizaine de microns. Des logiciels s’efforcent de rapprocher ces images d’IRM dif, de celles d’IRMf, afin de comprendre à la fois, structure et fonctionnement.
Mais il est apparu récemment que la propagation du signal électrique le long des axones perturbait le mouvement des molécules d’eau, et l’IRM dif est un outil de plus en plus utilisé.


          Actuellement on cherche surtout à augmenter la résolution spatiale, pour permettre de comprendre les fonctions de groupes plus restreints de neurones, dans les grands centres aujourd’hui connus.
Un aimant de 12 tesla est en cours de réalisation et devrait permettre de descendre au dessous des 100 microns de résolution.
          L’appareil est énorme comme le montre la maquette ci-contre (comparer avec la taille de l’homme) et il devrait être installé au centre Neurospin de Saclay.

          On m’a demandé à plusieurs reprises comment on pouvait savoir ce qui se passait dans le cerveau. J’hésitais à faire un article car c’est assez technique, mais finalement je vais essayer de vous l’expliquer simplement, mais en deux fois pour ne pas être trop long
          Aujourd’hui je parlerai des diverses méthodes, sauf l’IRM que je décrirai demain, ainsi que l’apport des ordinateurs.
Les méthodes se sont évidemment perfectionnées dans le temps et je suivrai donc la progression chronologique.

          Autrefois pas d’électronique, ni d’ordinateur; pas de biochimie non plus. Pourtant même dans l’antiquité on essayait de comprendre ce qu’était le cerveau. Donc le seul moyen était l’autopsie d’animaux et de cadavres. Mais les maladies mentales détruisent rarement les neurones et donc on n’a rien vu dans ce domaine.
          Léonard de Vinci a publié des dessins qui sont de magnifiques atlas du cerveau
          La médecine faisant des progrès, au 18 et 19ème siècles, on a observé des anomalies cérébrales, suite à des accidents ou des thromboses cérébrales. Cela a permis de connaître la fonction de certaines parties du cerveau. On essayait de confirmer par des essais sur animaux.
           Les médecins ont aussi soigné les épilepsie par un traitement barbare, qui consistait à couper des faisceaux d’axones, ce n’était pas toujours bénéfique, mais on a acquis des connaissances notamment sur le rôle différent des deux hémisphères.
           Les autopsies apportent toujours des renseignements, mais dans des cas extrême. Par contre les essais sur animaux permettent toujours certaines études, tant physiologiques que comportementales.





           Au 19ème et 20ème siècles, l’électricité et l’électronique ont fait des progrès. on a su mesurer les courants électriques  de l’influx nerveux (plus exactement ce sont des polarisations et dépolarisations dues à des variations de concentrations ioniques de sodium et de potassium, mais extérieurement les manifestations sont les mêmes que celles d’un courant). C’est l’électroencéphalographie (EEG).
           On a pu ainsi mettre en évidence le fonctionnement de certains centres, lors de certaines actions et la communication d’un centre à l’autre. On étudie également la fréquence des oscillations de ces courants qui varient entre 1 et 40 hertz environ.
           L’avantage de la méthode est qu’elle a une très bonne résolution temporelle : la milliseconde. On sait donc «quand cela se passe».
Par contre, la résolution spatiale est très médiocre : le cm; on sait mal «où cela se passe».
           On peut aussi mesurer les champs magnétiques induits par ces courants avec les mêmes avantages et inconvénients.
           Ces méthodes d'EEG sont peu utilisées pour caractériser le fonctionnement des centres en raison de la mauvaise localisation, mais elles sont très utiles en diagnostic médical et pour étudier le sommeil  et toute l’activité oscillatoire des neurones.
L’appareillage est par contre simple et relativement peu coûteux.




           A la fin du 20ème siècle, avec l’arrivée de la radioactivité, de l’électronique rapide à circuits intégrés, et de l’informatique, une nouvelle méthode a vu le jour : la tomographie par émission de positons (TEP).
           Dans l’artère qui mène le sang au cerveau, on injecte un « traceur » formé de deux molécules : la première est choisie pour se fixer sur la structure cérébrale spécifique qu’on veut étudier - c’est le vecteur; la seconde est un atome radioactif de courte durée de vie qui émet un positon (l’antiparticule e+ de l'électron) qui s’annihile rapidement avec un électron e- des cortèges électroniques des atomes, ce qui engendre la production de deux photons gamma de haute énergie. Ces photons émis à 180 degrés l’un de l’autre, sont détectés par un réseau de photomultiplicateurs disposés autour de la tête du patient : on détecte les photons qui arrivent en même temps à deux endroits opposés et l’informatique reconstitue leur trajectoire et le lieu de leur production.
           On utilise en général des dérivés du glucose, consommé par les neurones, et l’isotope 15 de l’oxygène que l’on fixe sur leurs molécules.
           L’activité cérébrale entraîne une consommation accrue de glucose et une accumulation d’oxygène 15, qui est détectée.
           On peut ainsi mesurer le degré d’activité d’un groupe de neurones avec une bonne précision spatiale, le millimètre, mais une faible précision temporelle : la seconde.
           La TEP permet donc  de mesurer le niveau d’activité métabolique des neurones, mais ne renseigne pas sur l’anatomie du cerveau.
Associée à l’informatique, qui permet de reconstituer des images artificielles de coupes du cerveau, c’est un bon outil de diagnostic, mais il est lourd car l’appareillage est complexe et cher.

           Actuellement on utilise beaucoup plus l’IRM dont je parlerai dans l’article de demain, qui est aussi un procédé complexe et cher, mais qui donne de bien meilleurs résultats.

          Il y a trois jours, je vous montrais des photos de Chablis. Puis au supermarché une foire aux vins commence.
          Alors en intermède, je vous propose des photos de vignobles :
        
           D'abord, bien sûr, le champagne avec ces deux paysages :
















          Le Bordelais célèbre dans les photos suivantes : un vin rouge et un vin blanc : Sauterne














          La Bourgogne et la Côte d'Or avec ces deux photos :
















           Deux photos des vignes d'Alsace :
















          Mais il existe bien d'autres régions mais je n'ai pas la place pour tant de photos : vins de Loire, du centre : régions de Bourges,  du Lot ou de Périgueux, du Midi de la France, du Sud ouest, du Jura, et même en toute petite quantité, de Montmartre à Paris !.... et j'en oublie.

         
 










          Ce que j’ai écrit hier me fait me souvenir d’articles que j’avais lus sur la Chine, et notamment l’enseignement et l’écriture.
           Vous avez tous vu des caractères chinois, et cela paraît horriblement difficile et même impensable, comme mode d’écriture, pour un occidental.

          La lecture passe forcément par l’écriture, et les caractères les plus courant sont plus de 3000 et un «lettré» doit connaître jusqu’à 60 000 caractères.
Dès leur plus jeune âge, les enfants chinois mémorisent ces idéogrammes, leur prononciation et leur sens en faisant des lignes d’écriture à la main.
 Chaque caractère se décompose en plusieurs éléments distincts, souvent porteurs de sens : des séries de traits, (jusqu’à une trentaine), agencées dans l'espace d'un carré. Les enfants apprennent l’ordre des traits à réaliser pour écrire chaque caractère, et donc sa structure.
Parmi ces structures élémentaires, environ 200 reviennent fréquemment et sont appelées les «clés».

          Le clavier d’ordinateur chinois est donc très compliqué : soit on part de la décomposition du caractère en éléments (les traits), soit on passe par une transcription latine de sa prononciation en mandarin. Dans les deux cas, l’ordinateur propose une série de caractères possibles, (un peu comme votre téléphone portable en écriture prédictive d’un sms), dans laquelle le rédacteur va aller choisir le caractère qu'il veut insérer, en fonction donc de l’image qu’il voit à l’écran.
          L’écriture se fait donc sur un clavier, non plus par dessin à la main, mais par reconnaissance visuelle au sein d'une liste, et d’après les journalistes chinois, il devient fréquent, même pour des diplômés de t'université, de se retrouver incapab[e d écrire à ta main un mot même usuel,

          Ceci caractérise tout à fait le rôle des circuits de commande des gestes dans le renforcement de la mémorisation de l’écriture, pour aider la vue, dans le renforcement des connexions de mémorisations.
Faute d’entraînement régulier les gestes manuels trop nombreux à retenir,tombent peu à peu dans l’oubli.
          C’est ce qui risque d’arriver pour notre écriture cursive, si on l’abandonne trop tôt dans l’enseignement.
          On a oublié l’écriture des mots que pourtant on sait lire et prononcer.
          La raison en est simple : l’écriture à ta main renforçait la mémorisation, et écrire fréquemment permettait une maîtrise constante. Avec la généralisation de l’ordinateur, on peut se demander ce qu'il restera comme capacité à écrire en chinois d'ici cinquante ou cent ans, et le gouvernement chinois s’inquiète de cette évolution, sans conséquence économique, mais au plan culturel.
         Encore qu’il existe en Chine des «écrivains publics calligraphes», mais dont le coût des services risque d’augmenter avec leur raréfaction.

        Je reçois régulièrement tous les jours de la pub en caractères chinois, je ne sais par quel processus, et j'ai eu du mal à programmer mon mac pour qu'il les reconnaisse et mette directement le message à la poubelle.

 

                    J’ai entendu au journal télévisé une information qui m’a effaré : l’Education Nationale envisageait à terme de supprimer l’apprentissage de l’écriture cursive, du fait de l’usage du clavier d’ordinateur. Peut être apprendrait on encore à écrire à la main quelques lettres d’imprimerie (non liées) ou des majuscules.

J’espère que c’est une bêtise de journaliste, mais, aux USA, 45 états ont adopté une nouvelle norme d’enseignement, dont l’écriture manuscrite est exclue. les américains pensent que cette écriture est une tradition périmée, alors que maintenant le clavier remplace le crayon et le papier, que l’on prenne des notes ou que l’on écrive.

Personnellement j’utilise un micro-ordinateur dans mon travail et chez moi depuis 1980 (un Apple 2) et c’est vrai que je n’utilise plus le stylo que pour signer ou pour écrire quelques adresses sur des enveloppes, ou mes listes de courses sur des post-it.

Je tape plus vite que je n’écris à la main, et pourtant je considère qu’apprendre l’écriture cursive est essentiel et que l’usage systématique de l’ordinateur pour écrire ne devrait commencer qu’au lycée (ce qui ne veut pas dire qu’on n’apprendrait pas à s’en servir, comme moyen de recherche documentaire, pour des exposés genre Powerpoint, pour traiter des photos ou des films...). Mais les prises de cours et les travaux rédigés en classe devraient être encore la plupart du temps exécutés à la main.

Je vais expliquer sur quoi je m’appuie pour dire cela.

 

Vous avez sans doute entendu parler de la querelle méthode syllabique ou globale pour apprendre à lire. Si l’on se réfère aux études neurobiologiques, les centres de Broca et de Wernicke sont situés à gauche et ont un processus plutôt logique et d’analyse, alors que les images et donc les mots globaux sont plutôt vus par l’hémisphère droit. Bien sûr le corps calleux, faisceaux de centaines de millions d’axones, sert de passerelle entre les deux hémisphère, mais il n’est pas toujours entièrement mature vers 6 ou 7 ans. C’est pourquoi il vaut mieux commencer à apprendre à lire et écrire en méthode syllabique et quand le processus de décomposition-recomposition en syllabes est bien ancré, utiliser alors aussi la méthode globale pour reconnaître peu à peu les mots entiers.

Bien sûr nous ne syllabons plus ensuite et notre cerveau apprend à lire les mots entiers, voire plusieurs mot qui se suivent à la fois.

Voyons maintenant ce qui se passe quand nous écrivons.

Si nous écrivons en lettres cursives, qui sont liées entre elles, comme nous l’avons appris jeune, nous n’écrivons pas lettre par lettre, mais le cerveau fait écrire le mot entier à la main. Essayez d’ailleurs, fermez les yeux. Vous écrirez aussi bien le mot, même s’il n’est évidemment pas bien sur la ligne. Les centres de commande de la main ont acquis un automatisme sur le mot complet.

Si nous tapons sur un clavier, si nous avons appris à lire et écrire à la main avant, au début de l’apprentissage, nous épelons mentalement les mots (et non par syllabes). Puis nous gagnons en rapidité et nous n’épelons plus sciemment, mais les doigts tapent les lettres, les unes après les autres, inconsciemment et le cerveau retient une succession de lettre et non une image d’un mot.

Aussi vous arrive t’il d’inverser deux lettres, alors que à la main, cela n’arrive jamais, (sauf aux dyslexiques).

Et de temps à autre, je suis sûr qu’au clavier, vous hésitez sur l’orthographe d’un mot, et qu’alors vous l’écrivez sans hésiter à la main, car c’est la mémoire musculaire et non visuelle qui intervient alors.

En définitive, en tapant sur un clavier, c’est de la récupération de fichier, il faut se souvenir (inconsciemment) où sont les 26 lettres dans le mot et sur le clavier (plus accents et ponctuation). Ecrire un mot, c’est à chaque fois un mot nouveau, c’est faire appel à des capacités motrices beaucoup plus complexes, qui, une fois apprises, ne s’effacent pas.

 

L’écriture cursive est donc une aide à la mémoire. Quand j’étais étudiant, je recopiais plusieurs fois les formules ou les définitions qu’il fallait savoir par cœur, car le temps pour faire les épreuves était limité aux concours, et savoir cela était essentiel. Le fait de les écrire me les faisait mieux retenir que si je les lisais seulement. Les centres de commande des muscles, venaient aider le cnetre de Wernicke pour renforcer des connexions entre l’hippocampe, professeur de la mémoire, et les neurones alloués aux données et souvenirs.

Depuis que je me sers beaucoup du clavier, j’ai essayé le même processus sans succès mes muscles «n’enregistrent» pas une succession de mots tapés et il faut que je repasse par l’écriture au crayon pour aider la mémorisation.

 

Mais bien plus, l’écriture à la main est un apprentissage de la rédaction, de l’analyse et de la synthèse.

Pour bien exprimer sa pensée il faut trouver les mots justes, les phrases qu’il faut. Bien que ce soit un choix rationnel, il est assez inconscient, mais en fait il résulte d’un long apprentissage des enseignements primaire et secondaire notamment.

Quel est l’apport de l’écriture ?

Le texte sur ordinateur est perfectible à l'infini : les corrections sont faciles, invisibles; Aussi il ne nous engage en rien, et, qu'il s'agisse du choix des mots ou de la structure de Ia phrase, cela nous donne Ia liberté de faire n'importe quoi. Nous nous lançons imprudemment dans une phrase sans savoir où elle va nous mener et nous finissons par nous y perdre.

L’ écriture à la main, au contraire, nous force à réfléchir davantage. Les mots sont sur la page et nous ne pouvons pas les changer sauf en faisant des ratures. Et il nous faut donc composer la phrase mentalement avant de l’écrire, ce qui donne des phrases plus courtes et plus claires.

Et de la même façon que les associations d'idées liées à la réflexion suscitée par l'écriture manuscrite sont source de précision, les contraintes de l'écriture stimulent la créativité. Si l’on n’a pas appris à créer et rédiger, rRien n'est plus paralysant qu'un écranblanc, justement à cause de ses possibilités infinies. 

Notre manière d'écrire a, à l’origine, une incidence sur ce que nous écrivons. Vous écrivez différemment avec une plume et de l'encre ou avec un clavier d'ordinateur. Vous pensez djfféremment, sauf si ayant appris en écrivant à la main, vous gardez au clavier les mêmes réflexes d’anticipation de la pensée et la créativité préalable.

 

Je ne suis pas contre l’usage intensif et presque exclusif du clavier, mais je pense qu’il n’est pas aussi générateur d’apprentissage et de mémorisation que l’écriture manuelle cursive, et que par conséquent, pour avoir les mêmes qualités qu’aujourd’hui, il faudra apprendre et utiliser l’écriture pendant une dizaine d’années, tout en apprenant à se servir du clavier, pour effectuer l’apprentissage de la mise en texte de la pensée, et qu’une fois cela appris, on pourra alors ne s’en servir qu’occasionnellement, ne serait ce que pour signer quelques documents.

 

Un petit intermède.
J'ai trouvé sur internet des photos que j'ai trouvées très belles, prise par Patrik Dentel, qui habite Chablis dans l'Yonne, célèbre pour ses vignobles.
C'est un vin blanc que j'adore (en consommant modérément lol).
Ce sont des photos de Chablis et de Ligny le Châtel.
Même si la photo est moins belle que les autres, j'ai trouvé très curieuse cette chapelle au milieu des vignes, sans rien d'autre autour.

            Tous les téléphones portables ont un DAS très inférieur comme le montre ce tableau qui donne les DAS des 20 téléphones présentant les DAS les plus élevés supérieurs à 0,84 W/kg :