Enregistrement EEG multi-échelle par macro et micro-électrodes | Départements : Biologie, Signaux et Systèmes en Cancérologie et Neurosciences Responsable scientifique : Laurent KOESLER Financement : FRC 175 k€, Conseil régional de Lorraine 345 k€, BQR INPL 170k€, 50k€ (cofinacement CHRU) issu du fond d’investissement INS2I Thèses associées 2016–2021 : Jacques JONAS (2016), Amélie AUSSEL, Harry TRAN (2019) et Angélique VOLFART (2021) ; Marie Alphée LAURENT (en cours) |
Contexte
Cette plateforme permet d’accéder à l’enregistrement in vivo chez l’Homme (et plus particulièrement le patient épileptique) de l’activité électrique cérébrale à différentes échelles. La dynamique des processus cérébraux imposent actuellement des méthodes d’investigation dont la résolution temporelle doit être de l’ordre de la milliseconde. L’électroencéphalographie (EEG) est une des seules méthodes qui répondent à ce critère. L’étude du fonctionnement cérébral peut se réaliser à différentes échelles spatiales : réseaux de neurones qui utilisent l’EEG de surface, population de neurones qui nécessitent l’EEG intracérébral (encore appelé Stéréo-EEG) ou neurones unitaires qui nécessitent l’EEG dit unitaire (encore appelé Single-unit recording). Au CRAN, en collaboration avec le CHRU de Nancy, nous bénéficions sur un même site de l’ensemble de ces méthodes EEG. L’autre aspect original repose sur le développement à Nancy depuis 2016 de l’EEG unitaire. Pour ce type d’enregistrement EEG unitaire chez l’homme in vivo, nous tirerons parti des enregistrements EEG intra-cérébraux utilisant des sondes macro-contacts (Stéréo-ElectroEncéphaloGraphie : SEEG) prescrits et réalisés en routine clinique chez des patients ayant une épilepsie partielle réfractaire aux médicaments. Ces explorations entreront dans le cadre d’un bilan pré-chirurgicale et seront réalisées dans le Service de Neurologie du Centre Hospitalier Universitaire de Nancy.
Objectifs scientifiques
Le premier objectif scientifique est d’évaluer les capacités spécifiques de détection des visages de neurones individuels comparativement à leur capacité de détection d’objets dans le lobe temporal médial et dans le cortex temporal ventral. Le second objectif consiste à comprendre le fonctionnement des processus physiologiques à différentes échelles. Les liens entre ces signaux mesurés à des échelles spatiales différentes sont loin d’être compris surtout au niveau des relations entre les enregistrements des microélectrodes et les macroélectrodes. D’un point de vue méthodologique, les enregistrements EEG unitaires et cliniques sont couplées à des stimulations visuelles périodiques qui génèrent des potentiels évoqués électriques dans les aires corticales activées sélectivement par les protocoles cognitifs définis.
Description
Le système d’acquisition de 256 canaux est couplé à la vidéo permettant de mesurer simultanément par des micros et macro-contacts des signaux générés par un seul neurone et par une population de neurones. L’ensemble des mesures obtenues sur les 256 canaux est synchronisé pour pouvoir étudier les relations entre les signaux obtenus aux différentes échelles anatomiques (neurones versus populations de neurones). Les sondes à implanter par neurochirurgie contiennent des micro-contacts à profondeur d’exploration ajustable (fils d’un diamètre de 25 μm) et des macro-contacts (d’un diamètre de 0,8 mm) conventionnels tels que ceux utilisés en routine clinique. Les amplificateurs des signaux neuronaux présentent des caractéristiques remarquables telles qu’amplifier des signaux de quelques nanovolts avec un taux de rejection mode commun supérieur à 90 dB à 50 Hz. Si les fréquences d’échantillonnage des systèmes d’acquisition SEEG peuvent être limitées à 4 KHz, la fréquence d’échantillonnage pour l’enregistrement de l’activité unitaire peuvent aller jusqu’à 30 KHz. Une plateforme de recherche est associée à ce dispositif d’enregistrements vidéo-EEG afin de pouvoir :
1. effectuer des stimulations visuelles périodiques cognitives durant les enregistrements EEG
2. traiter/interpréter les signaux recueillis dans un système de traitement des signaux à visée clinique et de
recherche
3. partager via un réseau internet sécurisé les signaux entre le CHU de Nancy et notre laboratoire.
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| FIGURE 63 – Plateforme EEG multi-échelles |
