Les signaux fonctionnels de l’IRM peuvent déformer la véritable activité cérébrale

Les signaux fonctionnels de l’IRM peuvent déformer la véritable activité cérébrale

Des chercheurs de l’Université technique de Munich (TUM) et de l’Université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nuremberg (FAU) ont découvert qu’une augmentation du signal IRMf est associée à une activité cérébrale réduite dans environ 40 % des cas. Dans le même temps, ils ont observé une réduction des signaux IRMf dans les régions présentant une activité accrue.

Cela contredit l’hypothèse de longue date selon laquelle une activité cérébrale accrue s’accompagne toujours d’une augmentation du flux sanguin pour répondre à des besoins plus élevés en oxygène. Étant donné que des dizaines de milliers d’études IRMf dans le monde reposent sur cette hypothèse, nos résultats pourraient conduire à des interprétations opposées pour nombre d’entre elles.

Dr Samira Epp, premier auteur

Les éléments du test révèlent des écarts par rapport à l'interprétation standard

Le Dr Valentin Riedl, aujourd'hui professeur à la FAU, et son collègue Epp ont examiné plus de 40 participants en bonne santé pendant leur séjour au TUM. Chacun s'est vu confier plusieurs tâches expérimentales, telles que le calcul mental ou la récupération de souvenirs autobiographiques, connues pour provoquer des changements prévisibles du signal IRMf dans les régions distribuées du cerveau. Au cours de ces expériences, les chercheurs ont mesuré simultanément la consommation réelle d’oxygène à l’aide d’une nouvelle technique d’IRM quantitative.

Les résultats physiologiques variaient en fonction de la tâche et de la région cérébrale. L’augmentation de la consommation d’oxygène – par exemple dans les zones de calcul – ne s’est pas accompagnée de l’augmentation attendue du flux sanguin. Les analyses quantitatives ont plutôt montré que ces régions répondaient à leurs besoins énergétiques supplémentaires en retirant davantage d’oxygène de l’approvisionnement sanguin inchangé. Cela leur a permis d’utiliser plus efficacement l’oxygène présent dans le sang sans avoir besoin d’augmenter le flux sanguin.

Implications pour l’interprétation des troubles cérébraux

Selon Riedl, ces résultats ont également un impact sur l'interprétation des résultats de recherche sur les maladies cérébrales : « De nombreuses études IRMf sur les maladies psychiatriques ou neurologiques - de la dépression à la maladie d'Alzheimer - interprètent les modifications du flux sanguin comme un signal fiable de sous-ou de suractivation neuronale. déficits. » Des études animales antérieures vont déjà dans cette direction.

Les chercheurs proposent donc de compléter l’approche IRM traditionnelle par des mesures quantitatives. À long terme, cette combinaison pourrait constituer la base de modèles cérébraux basés sur l'énergie : au lieu de montrer des cartes d'activation basées sur des hypothèses sur le flux sanguin, les analyses futures pourraient montrer des valeurs indiquant la quantité d'oxygène - et donc d'énergie - réellement utilisée pour traiter l'information. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour examiner – et comprendre plus précisément – ​​les maladies vieillissantes, psychiatriques ou neurodégénératives au regard des changements absolus du métabolisme énergétique.

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