Traduire
Technicien examinant l'équipement de radiologie
Par Michael Haederle

Pièce de réflexion

Les scientifiques de l'UNM utilisent une nouvelle technologie IRM pour créer des images accélérées alors que le cerveau vivant réagit aux expériences

Imagerie par résonance magnétique (IRM) a transformé le domaine des neurosciences au cours des 40 dernières années, permettant aux scientifiques de créer des instantanés clairs des structures cérébrales vivantes et même de détecter les changements fonctionnels associés à certaines activités.

Contrairement aux rayons X ou aux tomodensitogrammes, l'IRM ne repose pas sur des faisceaux de rayonnement. Au lieu de cela, de puissants champs magnétiques et des ondes radio sont utilisés pour aligner temporairement les atomes d'hydrogène dans les molécules d'eau du corps, ce qui signifie qu'ils peuvent créer une image claire des tissus mous, comme le cerveau.

Mais une technologie plus récente développée par la neuroscientifique de l'UNM, Elaine Bearer, MD, PhD, et des collaborateurs du California Institute of Technology et de l'Université de Californie du Sud pousse l'IRM encore plus loin.

Dans un article publié dans la revue RMN en biomédecine, ils rapportent l'utilisation du manganèse, un oligo-élément présent dans tout le corps, comme agent de contraste avec l'IRM qui permet une série d'images « time-lapse » révélant la réponse du cerveau à des expériences spécifiques.

 

Elaine Bearer, M.D., Ph.D.
Le cerveau n'est pas une chose statique. Cette technique d'IRM image les conséquences lentes d'une expérience dans le temps.
- Élaine Porteur, MD, PHD

"Ce rapport met l'accent sur la puissance du contraste à base de manganèse pour étudier les transitions dynamiques dans tout le cerveau", a déclaré Bearer, professeur au Département de pathologie de l'UNM. « Le cerveau n'est pas une chose statique. Cette technique d'IRM image les conséquences lentes d'une expérience dans le temps. Cela nous permet de scruter plus profondément l'incroyable complexité de la pensée et des sentiments.

Dans l'IRM assistée par le manganèse (MEMRI), de petites quantités de manganèse pénètrent dans les neurones par la même voie cellulaire que le calcium, qui joue un rôle clé dans la signalisation cérébrale. Lorsque les ions manganèse se déplacent à travers le neurone, ils mettent en évidence les activités de la cellule, mettant en évidence les projections par lesquelles elle communique avec les neurones adjacents.

"Cette méthodologie émergente passionnante capture la fonction du cerveau lors d'un comportement normal, qui autrement ne peut pas être connue à cette échelle", a déclaré Taylor Uselman, doctorant au laboratoire de Bearer et co-auteur de l'article. Christopher Medina, MD, diplômé de l'UNM School of Medicine, était également co-auteur.

"Notre publication fournit également un aperçu critique des considérations de sécurité pour l'utilisation de l'agent de contraste", a déclaré Uselman. "Nous donnons un certain nombre d'exemples de la façon dont MEMRI révèle le développement du système auditif, ainsi que le syndrome de Down, la maladie d'Alzheimer et les troubles anxieux."

Les examens IRM standard ont une grande valeur diagnostique pour détecter des tumeurs ou des anomalies vasculaires dans le cerveau, et ils peuvent révéler que des changements dans certaines structures cérébrales sont associés à des comportements spécifiques, comme la méditation ou l'apprentissage d'une deuxième langue. Mais ils ne montrent pas ce que le cerveau fait réellement, dit Bearer.

« L'IRM que nous réalisons habituellement pour le diagnostic humain n'est qu'une image de votre anatomie », dit-elle. Les neuroscientifiques utilisent également une technique appelée IRM fonctionnelle qui mesure le débit sanguin cérébral, basée sur l'idée que les régions hautement actives du cerveau utilisent plus d'oxygène.

Cependant, le signal dépendant du niveau d'oxygène dans le sang (BOLD) est plus faible, nécessitant une analyse informatique, et il mélange à la fois l'activité vasculaire et neurale, a déclaré Bearer. "Avec BOLD, ce que vous détectez est un proxy pour l'activité neuronale."

Le porteur et ses partenaires Harry Gray de Caltech et Russell Jacobs de l'USC explorent depuis un certain temps le potentiel de la technologie MEMRI. En 2020, avec Uselman et le boursier postdoctoral Daniel Barto, ils ont rendu compte de l'utilisation de MEMRI pour démontrer comment l'exposition à un stimulus effrayant évolue vers une anxiété chronique.

"Les principales choses qui ont permis d'apprendre de cette technologie étaient l'analyse informatique que j'ai faite avec mes étudiants à l'UNM", a déclaré Bearer. "Cette revue va être une référence incontournable pour tous les enquêteurs, en particulier lors de l'utilisation de cette technologie émergente."

Catégories: Santé, Neurologie, De marché, École de médecine, Meilleurs histoires