Une nouvelle façon d’imagerie du cerveau avec l’imagerie par résonance magnétique (IRM) ne détecte pas directement l’activité neuronale comme indiqué initialement, selon des scientifiques de l’Institut McGovern pour la recherche sur le cerveau du MIT.
La méthode, décrite pour la première fois en 2022, a suscité l’enthousiasme au sein de la communauté des neurosciences en tant qu’approche potentiellement transformatrice. Mais une étude du laboratoire du professeur du MIT Alan Jasanoff, rapporté le 27 mars dans le journal Avancées scientifiquesdémontre que les signaux IRM produits par la nouvelle méthode sont générés en grande partie par le processus d’imagerie lui-même, et non par l’activité neuronale.
Jasanoff, professeur de génie biologique, de sciences cérébrales et cognitives, de sciences et d’ingénierie nucléaires, ainsi que chercheur associé à l’Institut McGovern, explique que disposer d’un moyen non invasif de visualiser l’activité neuronale dans le cerveau est un objectif recherché depuis longtemps. neuroscientifiques. Les méthodes d’IRM fonctionnelle que les chercheurs utilisent actuellement pour surveiller l’activité cérébrale ne détectent pas réellement la signalisation neuronale. Au lieu de cela, ils utilisent comme indicateur les modifications du flux sanguin déclenchées par l’activité cérébrale. Cela révèle quelles parties du cerveau sont impliquées lors de l’imagerie, mais il ne peut pas localiser l’activité neuronale à des endroits précis et il est trop lent pour véritablement suivre les communications rapides des neurones.
Alors quand une équipe de scientifiques signalé en 2022 Les neuroscientifiques ont prêté attention à une nouvelle méthode d’IRM appelée DIANA, pour « imagerie directe de l’activité neuronale ». Les auteurs ont affirmé que DIANA détectait des signaux IRM dans le cerveau qui correspondaient aux signaux électriques des neurones et qu’elle acquérait des signaux beaucoup plus rapidement que les méthodes actuellement utilisées pour l’IRM fonctionnelle.
“Tout le monde veut ça”, dit Jasanoff. « Si nous pouvions observer l’ensemble du cerveau, suivre son activité avec une précision de l’ordre de la milliseconde et savoir que tous les signaux que nous observons sont liés à l’activité cellulaire, ce serait tout simplement merveilleux. Cela pourrait nous apprendre toutes sortes de choses sur le fonctionnement du cerveau et sur les problèmes liés à la maladie.
Jasanoff ajoute que d’après le rapport initial, il n’était pas clair quels changements cérébraux DIANA détectait pour produire une lecture aussi rapide de l’activité neuronale. Curieux, lui et son équipe ont commencé à expérimenter la méthode. «Nous voulions le reproduire et comprendre comment cela fonctionnait», dit-il.
En recréant la procédure d’IRM rapportée par les développeurs de DIANA, la postdoctorante Valerie Doan Phi Van a photographié le cerveau d’un rat alors qu’un stimulus électrique était délivré à une patte. Phi Van dit qu’elle était ravie de voir un signal IRM apparaître dans le cortex sensoriel du cerveau, exactement au moment et à l’endroit où les neurones étaient censés répondre à la sensation sur la patte. «J’ai pu le reproduire», raconte-t-elle. “Je pouvais voir le signal.”
Cependant, avec d’autres tests du système, son enthousiasme a diminué. Pour rechercher la source du signal, elle a déconnecté l’appareil utilisé pour stimuler la patte de l’animal, puis a répété l’imagerie. Encore une fois, des signaux sont apparus dans la partie du cerveau chargée du traitement sensoriel. Mais cette fois, il n’y avait aucune raison pour que les neurones de cette zone soient activés. En fait, a découvert Phi Van, l’IRM produisait les mêmes types de signaux lorsque l’animal à l’intérieur du scanner était remplacé par un tube d’eau. Il était clair que les signaux fonctionnels de DIANA ne provenaient pas d’une activité neuronale.
Phi Van a retracé la source des signaux spécieux jusqu’au programme d’impulsions qui dirige le processus d’imagerie de DIANA, détaillant la séquence d’étapes utilisée par le scanner IRM pour collecter des données. Le programme d’impulsions de DIANA contenait un déclencheur pour le dispositif qui transmet des informations sensorielles à l’animal à l’intérieur du scanner. Cela synchronise les deux processus, de sorte que la stimulation se produit à un moment précis lors de l’acquisition des données. Ce déclencheur semblait provoquer des signaux qui, selon les développeurs de DIANA, indiquaient une activité neuronale.
Phi Van a modifié le programme de pouls, modifiant ainsi la façon dont le stimulateur était déclenché. Grâce au programme mis à jour, le scanner IRM n’a détecté aucun signal fonctionnel dans le cerveau en réponse à la même stimulation de la patte qui avait produit un signal auparavant. « Si vous supprimez cette partie du code, le signal disparaîtra également. Cela signifie donc que le signal que nous voyons est un artefact du déclencheur », dit-elle.
Jasanoff et Phi Van ont ensuite cherché les raisons pour lesquelles d’autres chercheurs ont eu du mal à reproduire les résultats du rapport DIANA original, notant que les signaux générés par le déclencheur peuvent disparaître avec de légères variations dans le processus d’imagerie. Avec leur collègue postdoctoral Sajal Sen, ils ont également découvert que les changements cellulaires proposés par les développeurs de DIANA pourraient donner lieu à un signal IRM fonctionnel n’étaient pas liés à l’activité neuronale.
Jasanoff et Phi Van affirment qu’il était important de partager leurs découvertes avec la communauté des chercheurs, en particulier à mesure que les efforts se poursuivent pour développer de nouvelles méthodes de neuroimagerie. “Si les gens veulent essayer de répéter une partie de l’étude ou de mettre en œuvre une approche comme celle-ci, ils doivent éviter de tomber dans ces pièges”, explique Jasanoff. Il ajoute qu’ils admirent les auteurs de l’étude originale pour leur ambition : « La communauté a besoin de scientifiques prêts à prendre des risques pour faire avancer le domaine. »
2024-04-04 23:25:00
1712267850
#Réévaluer #une #approche #limagerie #cérébrale #fonctionnelle #Actualités #MIT