chapitre 12 biophysique: enregistrement du systeme nerveux

Quelles sont les différentes explorations neurophysiologiques présentées dans le cours ?

​L'électroencéphalogramme (EEG).

​L'électromyogramme et les vitesses de conduction nerveuse.

​La stimulation magnétique transcrânienne.

​Les potentiels évoqués (moteurs, sensitifs, auditifs, visuels et cognitifs).

Qu'est-ce qu'un électroencéphalogramme (EEG) ?

C'est un enregistrement électrique macroscopique des neurones qui se synchronisent et émettent un signal capté par des électrodes placées sur la surface du crâne.

Comment est organisé le cortex cérébral et ses cellules pyramidales ?

C'est une enveloppe de quelques millimètres contenant environ 70 milliards de neurones (cellules pyramidales).

​Les dendrites sont situées à la surface tandis que les corps cellulaires et les axones se trouvent en profondeur.

​L'information circule de la superficie vers la profondeur.

Comment se comporte l'activité électrique du cortex au niveau de la surface du crâne ?

Elle a une direction perpendiculaire à la surface du crâne et est assimilée à un dipôle électrique.

​Les os atténuent la transmission des signaux, rendant l'activité électrique enregistrée sans amplificateur particulièrement faible ($20\text{ à }50\text{ mV}$).

Quelles sont les caractéristiques des synapses superficielles cortico-corticales ?

​Ce sont des connexions synaptiques avec les dendrites des cellules neuronales superficielles.

​Elles présentent une négativité extracellulaire et une positivité intracellulaire.

​En cas d'activation, elles génèrent un potentiel négatif (déflexion vers le haut sur l'EEG), et le contraire en cas d'inhibition.

​Elles permettent la coopération entre des régions spécialisées du cerveau.

Quelles sont les caractéristiques des synapses profondes thalamo-corticales ?

Ce sont des connexions synaptiques avec les dendrites des cellules neuronales profondes.

​Elles présentent une positivité extracellulaire et une négativité intracellulaire.

​En cas d'activation, elles génèrent un potentiel positif (déflexion vers le bas sur l'EEG), et le contraire en cas d'inhibition.

​Le thalamus synchronise l'activité corticale, provoquant des oscillations sur l'EEG entre les activations cortico-corticales et thalamo-corticales.

Comment se forme un dipôle unitaire au niveau d'une dendrite corticale lors de l'arrivée d'un potentiel d'action ?

​L'arrivée d'un potentiel d'action active une synapse corticale, ce qui modifie la répartition des charges le long d'une partie de la dendrite.

​En cas de dépolarisation postsynaptique, la polarité extracellulaire au niveau de la connexion synaptique est plus négative qu'à l'autre extrémité de la dendrite (qui est au repos), créant ainsi un dipôle unitaire.

Comment se forme le dipôle résultant et le champ électrique au niveau d'un ensemble de neurones ?

Les potentiels d'action étant synchrones et les neurones étant de même sens et parallèles entre eux, l'ensemble des dipôles unitaires s'additionnent.

​Cela forme un dipôle résultant de plus grande amplitude qui engendre un champ électrique générant un potentiel.

​Par convention, le champ électrique est orienté de la charge $-$ à la charge $+$.

Quelles sont les caractéristiques des signaux enregistrés par l'EEG sur le scalp et à quoi sont dues les modifications de potentiels de surface ?

​La différence de potentiel entre deux électrodes est de l'ordre de $20\text{ à }50\text{ }\mu\text{V}$ et varie selon le temps et l'espace.

​Les modifications de potentiels de surface résultent de la transmission des champs électriques générés par le cortex, de la modulation synchrone de l'activité synaptique intracorticale et de la synchronisation des potentiels d'action corticaux.

Quelle est la fréquence de l'EEG d'un sujet au repos et comment évolue-t-elle en cas de sommeil, de coma ou d'épilepsie ?

​Au repos, la fréquence est comprise entre $8\text{ et }13\text{ Hz}$.

​Elle diminue sous l'effet des thalamus au stade de sommeil ou de coma.

​Dans le cas de l'épilepsie, c'est l'inverse : les oscillations de l'EEG sont anormales, denses et désordonnées, ce qui témoigne d'une hyperexcitabilité corticale.

Qu'est-ce que l'électromyogramme et comment mesure-t-on la vitesse de conduction nerveuse motrice (VCM) ?

​Il mesure la transmission du potentiel d'action le long des fibres nerveuses.

​Le nerf moteur provient de la corne antérieure de la moelle épinière.

​La VCM est mesurée en enregistrant l'information produite par une stimulation du nerf grâce à des électrodes placées sur le muscle stimulé, nécessitant une stimulation suffisante pour déclencher un potentiel d'action.

​Si on augmente l'intensité de l'excitation, la fréquence et l'amplitude (en mV) du potentiel moteur musculaire augmentent.

Quel protocole utilise-t-on pour calculer la VCM et quelle est sa valeur normale ?

On réalise 2 stimulations (1 distale et 1 proximale) pour enregistrer le potentiel musculaire et la latence (durée entre la stimulation et le recueil du potentiel).

​La formule est : $\text{VCM} = \frac{D\text{ électrode distale} - D\text{ électrode proximale en mm}}{\text{Latence distale} - \text{latence proximale (en ms)}}$.

​Sa valeur normale est supérieure à $40\text{ m.s}^{-1}$.

Qu'est-ce que la vitesse de conduction sensitive (VCS) et comment se mesure-t-elle ?

Elle analyse le système périphérique et le recueil de l'information le long du nerf sensitif (distal et proximal).

​Elle mesure la latence entre la stimulation et l'arrivée du potentiel sensitif, dont l'amplitude est de l'ordre du $\mu\text{V}$.

​Elle ne nécessite qu'une seule mesure.

​La formule est $\text{VCS} = \frac{\text{distance}}{\text{latence}}$ en $m/s$, avec une valeur normale supérieure à $40\text{ m.s}^{-1}$.

Quelles sont les deux modalités de stimulation pour la vitesse de conduction sensitive ?

Orthodromique : l'information suit le sens normal (de la périphérie vers la corne postérieure de la moelle épinière).

​Antidromique : l'information suit le sens inverse.

Que mesure l'étude du réflexe et comment se déroule le réflexe rotulien ?

​C'est une mesure de la vitesse de conduction d'information à la fois sensitive et motrice.

​Une percussion crée un potentiel conduit par les fibres sensitives 1A jusqu'à la corne postérieure.

​L'information est relayée vers le neurone moteur (corne antérieure) pour diriger la commande vers le muscle et entraîner sa contraction, tandis que le fuseau neuro-musculaire s'étire.

​Le nerf fémoral est un nerf mixte (composé de fibres 1A et de motoneurones $\alpha$).

Quelles sont les caractéristiques de la réponse M lors de l'étude du réflexe ?

​Elle est directe et rapide.

​Elle se propage le long des motoneurones $\alpha$ (qui possèdent un seuil d'excitabilité élevé).

​La distance parcourue est courte (du nerf au muscle).

​Elle est la conséquence d'une stimulation élevée.

Quelles sont les caractéristiques de la réponse H lors de l'étude du réflexe ?

​Elle est indirecte et tardive.

​Elle emprunte les fibres sensibles 1A (au seuil d'excitabilité faible) puis les fibres motrices.

​La distance parcourue est longue car elle passe par la moelle épinière.

​Elle est la conséquence d'une faible stimulation.