D2 Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf, signal BOLD)

Topique

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) mesure indirectement l'activité neuronale grâce à un signal dépendant du taux d'oxygène dans le sang : lorsqu'une région cérébrale est activée, la proportion d'oxygène dans le sang qui l'irrigue se modifie, et c'est cette variation que l'IRMf détecte sous la forme de ce signal dépendant de l'oxygène sanguin. La formulation complète de la manière dont l'activité neuronale se traduit en ce signal dépendant de l'oxygène sanguin a été introduite dans le modèle de couplage neurovasculaire, dont ce signal est une extension directe.

L'analyse statistique standard de ce signal dépendant de l'oxygène sanguin utilise un modèle linéaire général : la série temporelle de ce signal, observée dans chaque voxel, est expliquée par une combinaison linéaire de régresseurs dérivés du protocole expérimental, convolués avec la fonction de réponse hémodynamique canonique. Ce modèle linéaire général permet de générer, à partir de cette combinaison, des cartes d'activation statistique qui indiquent dans quels voxels le signal dépendant de l'oxygène sanguin est le mieux expliqué par le protocole expérimental.

La qualité de l'acquisition du signal BOLD (dépendant du niveau d'oxygénation du sang) est quantifiée par le rapport signal/bruit temporel : plus ce rapport est élevé, plus le signal BOLD enregistré dans chaque voxel est fiable.

Dans les études en état de repos, qui ne comportent pas de protocole expérimental avec des tâches permettant de générer des régresseurs, la connectivité fonctionnelle entre différentes régions cérébrales est estimée différemment : en corrélant les séries temporelles du signal BOLD enregistré dans chacune de ces régions. Plus les séries temporelles du signal BOLD de deux régions sont corrélées, plus la connectivité fonctionnelle estimée entre elles est importante.

Cette connectivité fonctionnelle, estimée à partir du signal BOLD lors d'études en état de repos, est une mesure largement utilisée pour caractériser les altérations des réseaux dans diverses pathologies décrites dans d'autres modèles de ce catalogue, telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique. Globalement, c’est ce signal dépendant du niveau d’oxygène dans le sang, mesuré indirectement par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, qui permet à la fois la génération de cartes d’activation statistique et l’estimation de la connectivité fonctionnelle qui caractérise ces pathologies.

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