Cartographie cérébrale : définition, méthodes et limites

La cartographie cérébrale n’est pas une maladie et ne désigne pas, à elle seule, un examen médical unique. [1] [2] [3] [5] Ce terme général peut recouvrir des études reliant des régions du cerveau à des fonctions ou à des maladies, une représentation quantitative de l’activité électrique enregistrée par EEG, ou encore le repérage de fonctions cérébrales pendant une opération. [1] [2] [5] Pour comprendre ce qui est réellement proposé à un patient, il est donc indispensable d’identifier la technique concernée et le contexte dans lequel elle sera utilisée. [1] [2] [3] [5]

Que signifie cartographier le cerveau ?

Dans la recherche en neurosciences, cartographier le cerveau consiste notamment à associer des régions cérébrales à des caractéristiques telles que des fonctions cognitives, des comportements ou des maladies. [1] Certaines études testent ainsi un très grand nombre de régions afin de rechercher celles qui sont statistiquement associées à un trait donné. [1] La notion peut être encore plus large et englober des cartes ou modèles informatiques de la structure, des fonctions, des connexions, de la pharmacologie ou de la biologie moléculaire du cerveau. [4] Une carte cérébrale peut donc représenter des données anatomiques, électriques, fonctionnelles ou statistiques selon la question étudiée. [1] [2] [4] [5]

La cartographie obtenue à partir d’un EEG

Un électroencéphalogramme, ou EEG, enregistre l’activité électrique cérébrale au moyen d’électrodes placées sur le cuir chevelu. [2] Dans l’EEG quantitatif, les données sont traitées numériquement afin de produire une représentation de l’activité mesurée à la surface du cerveau. [2] Les cartes décrites dans cette étude distinguent plusieurs bandes de fréquences électriques, notamment delta, thêta, alpha et bêta. [2] Le même article décrit aussi des potentiels évoqués auditifs, qui mesurent les réponses électriques survenant après la présentation de sons. [2]

Les résultats rapportés dans cette publication reposent sur quatre cas sélectionnés et sur des comparaisons de chaque personne avec elle-même avant et après une thérapie d’écoute. [2] L’étude précise qu’aucune comparaison avec une base de données ni analyse statistique n’a été utilisée pour ces cartes. [2] Ces données illustrent une façon de fabriquer une carte à partir d’un EEG, mais elles ne suffisent pas à définir la valeur diagnostique générale de toute cartographie EEG. [2]

La cartographie fonctionnelle pendant une opération

En neurochirurgie, une cartographie fonctionnelle peut être réalisée pendant l’ablation d’une tumeur cérébrale afin de repérer des tissus impliqués dans des fonctions importantes. [5] La stimulation électrique directe peut provoquer un effet observable, comme un arrêt de la parole ou un mouvement de la main ou des lèvres, lorsque la zone stimulée participe à la fonction testée. [5] L’objectif est de retirer autant que possible la lésion tout en réduisant le risque d’endommager du tissu cérébral fonctionnel. [5] La stimulation électrique directe est présentée comme particulièrement fiable pour surveiller des fonctions simples, notamment sensorielles, motrices ou liées à l’articulation de la parole. [5]

Pour des fonctions cognitives plus complexes, l’absence de réaction à la stimulation ne prouve pas nécessairement que la région testée n’a aucun rôle fonctionnel. [5] Le chapitre décrit donc l’ajout de tests neuropsychologiques répétés pendant l’opération pour surveiller en continu le langage, la mémoire, la lecture, la perception ou d’autres fonctions adaptées à la zone opérée. [5] Cette approche nécessite une coopération importante du patient et une expertise neuropsychologique élevée. [5] La stimulation électrique directe comporte par ailleurs un risque de crise convulsive, ce qui limite le nombre de stimulations pouvant être réalisées. [5]

Les enregistrements par électrodes implantées

Des électrodes placées à l’intérieur du cerveau peuvent également enregistrer et cartographier l’activité électrique intracorticale. [3] La thèse disponible présente ces microélectrodes comme des outils de recherche employés notamment pour étudier les foyers épileptiques ou le fonctionnement de maladies neurodégénératives. [3] Elle souligne que les implants conventionnels peuvent provoquer des lésions tissulaires et une réponse inflammatoire en raison du décalage entre leur rigidité et la souplesse du tissu cérébral. [3] Les dispositifs résorbables étudiés dans ce travail ont principalement fait l’objet d’essais techniques, in vitro et chez la souris. [3] Cette voie expérimentale ne doit donc pas être confondue avec un EEG réalisé au moyen d’électrodes posées sur le cuir chevelu. [2] [3]

Comment comprendre et interpréter une carte cérébrale ?

Une association statistique entre une région cérébrale et un trait ne signifie pas nécessairement que cette région est, à elle seule, responsable du trait observé. [1] Les régions cérébrales étant corrélées entre elles, une méthode peut détecter l’ensemble d’un réseau alors que seules certaines de ses régions contribuent réellement au signal étudié. [1] Les mouvements de la tête, le type de machine et l’homogénéité des données peuvent également produire des associations peu solides ou de faux résultats positifs. [1] En chirurgie, une cartographie négative ne permet pas non plus d’exclure tout rôle fonctionnel de la zone testée. [5] L’interprétation d’une cartographie dépend ainsi de la méthode employée, de la question posée, de la qualité des données et du contexte clinique ou scientifique. [1] [2] [5]

Ce qu’il faut identifier lorsqu’une cartographie cérébrale est évoquée

La première distinction utile consiste à déterminer s’il s’agit d’une analyse d’images pour la recherche, d’un EEG quantitatif, d’une cartographie fonctionnelle peropératoire ou d’un enregistrement intracérébral. [1] [2] [3] [5] Ces méthodes n’ont ni le même objectif, ni le même degré d’invasivité, ni les mêmes limites d’interprétation. [1] [2] [3] [5] Le seul intitulé « cartographie cérébrale » ne permet donc pas de déduire la préparation nécessaire, le déroulement de l’examen ou la portée médicale du résultat. [1] [2] [3] [5]