Dimanche 29 septembre 2013 à 9:05

Biologie, santé.

          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.

http://lancien.cowblog.fr/images/Cerveau2/images-copie-1.jpg          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.

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           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.





http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences/TEP.jpg           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.
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