La technologie moderne a fait des progrès considérables dans l'étude du cerveau en relation avec le comportement, permettant des aperçus plus profonds et moins invasifs sur le fonctionnement de l'esprit. Cependant, l'histoire de la façon dont le cerveau a été étudié avant cette époque reste critique et a été essentielle à la découverte des centres du langage avant que ces nouvelles techniques expérimentales ne soient disponibles. Nous allons donc aborder à la fois les anciennes méthodes d'étude du cerveau en psychologie et les méthodes modernes d'étude du cerveau.
- Nous allons nous pencher sur les différentes façons d'étudier le cerveau en psychologie.
- Tout d'abord, nous établirons les différentes techniques utilisées pour étudier le cerveau, en particulier en relation avec le comportement.
- Nous mettrons en évidence les méthodes modernes d'étude du cerveau, ainsi que les méthodes plus anciennes.
- Enfin, nous présenterons brièvement une façon d'étudier l'évaluation du cerveau.
Fig. 1 : Il existe de multiples façons d'étudier le cerveau.
Les méthodes d'étude du cerveau en psychologie
Il existe diverses méthodes pour étudier le cerveau en psychologie. Avant de se plonger dans cesméthodes, voici toutefois quelques termes importants à retenir :
Larésolution spatiale est le degré de précision qu'une technique atteint lors de l'examen de l'activité cérébrale. C'est la précision avec laquelle les zones exactes des structures et de l'activité cérébrales sont identifiées.
Larésolution temporelle est le degré de précision de la détermination de l'activité cérébrale dans le temps qu'offre la technique. Elle se rapporte au moment où l'activité s'est virtuellement produite et à la précision avec laquelle la technique peut enregistrer cette information.
Les principales méthodes d'étude du cerveau sont les suivantes :
- Les examens post mortem
- Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)
- Les électroencéphalogrammes (EEG) et les potentiels liés à l'événement (PLE).
Cela ne veut pas dire que ce sont les seules méthodes d'étude du cerveau. Il existe d'autres techniques, comme la tomographie informatisée (CT scan) et la tomographie par émission de positrons (PET scan), mais nous nous concentrerons sur les trois méthodes susmentionnées pour cette explication.
Méthodes d'étude du cerveau en psychologie
Comme nous l'avons brièvement mentionné ci-dessus, les trois principales techniques d'étude du cerveau sur lesquelles nous allons nous concentrer sont les examens post-mortem, l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les électroencéphalogrammes (EEG) et les potentiels liés à l'événement (PLE). Chacun a sa méthode privilégiée pour analyser le cerveau et ses composants. Explorons-les plus en détail.
Examens post-mortem du cerveau
Les examens post-mortem ont été la première technique officielle d'examen du cerveau. Aujourd'hui, elle est généralement pratiquée par des pathologistes qui examinent le corps et le cerveau après la mort.Lors d'une autopsie, le cerveau est traité avec un fixateur chimique pour le rendre résistant à la manipulation et à la découpe. On peut ainsi analyser les différentes sections. En général, les autopsies permettent de trouver les zones endommagées du cerveau et d'attribuer la zone lésée à une fonction, selon la façon dont le patient s'est comporté ou a souffert de son vivant.
L'aire de Broca, située dans l'hémisphère gauche, est un bon exemple de cas où un examen post-mortem a pu identifier une zone fonctionnelle du cerveau après qu'un patient ait souffert de problèmes d'élocution de son vivant.
Fig. 2. Les examens post-mortem examinent le cerveau après la mort.
Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) : les méthodes modernes d'étude du cerveau
L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) détecte la modification du flux sanguin dans le cerveau à l'aide d'un champ magnétique et constitue l'un des moyens modernes d'étudier le cerveau. Cette technique peut également être utilisée sur le cerveau en relation avec le comportement. Pour ce faire, elle détecte le changement et le flux d'hémoglobine oxygénée et désoxygénée pendant l'activité neuronale.
Les zones actives du cerveau consomment plus de sang (elles ont besoin de plus d'oxygène et de glucose pour effectuer leurs activités) et les appareils d'IRMf peuvent mesurer ce phénomène (le signal BOLD, Blood-Oxygenation-Level-Dependent). Les IRMf fournissent des images en 3D du cerveau, produisant uneneuroimage du cerveau avec les zones d'activité mises en évidence. Il s'agit donc d'un excellent outil de diagnostic.
Les anomalies peuvent être détectées à l'aide de l'IRMf, par exemple en montrant une zone endommagée dans le cerveau.
Fig. 3 : Un scanner IRMf montre les zones d'activité pendant les tâches, comme une tâche de mémoire.
Électroencéphalogrammes (EEG)
Les électroencéphalogrammes (EEG) sont une technique d'étude du cerveau qui consiste à placer des électrodes (jusqu'à 34) sur la tête/le cuir chevelu à l'aide d'un gel conducteur. Ces électrodes détectent les schémas d'activation et d'activité électrique dans l'ensemble du cerveau, produits par les nombreux neurones de ton cerveau qui s'activent ensemble. Ces schémas sont représentés sous forme d'ondes cérébrales :
Alpha.
Bêta.
Thêta.
Delta.
L'amplitude est la taille et l'intensité de l'onde cérébrale, et la fréquence est la distance entre chaque onde, montrant la vitesse d'activation. Nous pouvons déduire la conscience et l'activité cérébrale en analysant les ondes cérébrales.
Les EEG sont souvent utilisés dans les études sur le sommeil, car ils peuvent détecter les changements dans les ondes cérébrales qui indiquent les différents stades du sommeil.
Si une personne souffre d'un trouble du sommeil, un EEG peut aider à identifier où les problèmes se produisent, en détectant les ondes cérébrales anormales.
Ils peuvent également être utilisés pour d'autres troubles, ce qui met en évidence leurs propriétés diagnostiques.
Fig. 4 : Données EEG des ondes cérébrales sur une période de dix secondes.
Potentiels liés à l'événement (PFE)
Les potentiels liés à l'événement (PFE) sont très similaires aux EEG car ils utilisent également des électrodes et enregistrent les minuscules changements électriques dans les neurones du cerveau. La différence est que les chercheurs présentent aux participants un stimulus plusieurs fois, et que chaque réponse d'onde est ajoutée à un ensemble de données. Cela crée une courbe d'activation lisse des données recueillies, appelée moyenne statistique.
Le moyennage statistique permet aux ERP d'éliminer le bruit de fond qui n'a rien à voir avec le stimulus, de sorte que les chercheurs peuvent affirmer avec plus de certitude que l'activation est due au stimulus et pas seulement au bruit de fond. Les ondes présentent des pics et des creux qui représentent les processus cognitifs dans le cerveau et sont appelés potentiels liés à l'événement.
Les potentiels liés à l'événement sont très utiles pour les études sur la mémoire.
Fig. 5 : Un EEG mesure l'activité cérébrale à l'aide d'électrodes.
Techniques utilisées pour étudier le cerveau en relation avec le comportement
Toutes les techniques dont nous avons parlé jusqu'à présent sont des techniques que nous pouvons utiliser pour étudier le cerveau en relation avec le comportement. Nous pouvons déduire la fonction, et donc le comportement, en analysant les structures cérébrales, l'activité et toute anomalie associée à un déclin de la fonction à l'aide de ces techniques.
Par exemple, les zones de Broca et de Wernicke associées à la fonction du langage dans le cerveau ont d'abord été identifiées grâce à des autopsies, car les dysfonctionnements des capacités langagières des patients de leur vivant étaient associés à des lésions de ces zones constatées à leur mort.
Les IRMf nous montrent les zones fonctionnelles sans être invasives.
Si quelqu'un fléchit les doigts, l'IRMf montrera les zones d'activité du cerveau associées à ce mouvement.
Les EEG et les ERP peuvent indiquer les réponses comportementales à l'exposition à un stimulus, et indiquent également comment les changements de comportement peuvent être détectés chez les personnes souffrant de certains troubles.
Les EEG peuvent être utilisés pour détecter des ondes cérébrales anormales chez les patients atteints de schizophrénie. Arora et al. (2021) ont étudié les hallucinations auditives et les changements dans les bandes de fréquence des données EEG au repos chez des patients hallucinés, des patients non hallucinés et des témoins.
Pour donner quelques exemples de la façon dont les EEG ont révélé des informations sur la schizophrénie, ils ont constaté que :
- Les ondes delta et thêta n'étaient en grande partie pas affectées par les hallucinations auditives.
- Elles différaient cependant entre les patients schizophrènes et les témoins, ce qui met en évidence l'existence de différences entre les EEG.
- L'activité alpha a été affectée par les hallucinations auditives.
Parmi d'autres résultats de données EEG.
Méthodes d'étude de l'évaluation du cerveau
Chaque méthode a ses propres forces et faiblesses. Pour donner un bref résumé de chacune concernant leur résolution :
- Les examens post-mortem ont une résolution spatiale élevée, mais ne peuvent pas prouver que les zones endommagées/examinées sont définitivement responsables de fonctions spécifiques. Malheureusement, ils ne peuvent être effectués qu'après la mort et déduisent la fonction plutôt que de la relier de manière causale à la zone du cerveau.
- L'IRMf a généralement une résolution spatiale très détaillée mais une résolution temporelle médiocre. Elle est assez coûteuse, mais n'est pas invasive.
- Les EEG ont une grande résolution temporelle mais une faible résolution spatiale.
- Les ERPs ont une résolution temporelle élevée, mais comme les EEG, une résolution spatiale médiocre.
| Méthode | Description de la technique | Avantages | Inconvénients |
| Examens post-mortem | Fixation et examen des tissus cérébraux morts. | Haute résolution spatiale | Ne peut pas prouver les fonctions des régions du cerveau (déduction seulement). |
| IRMf | Détectionde la modification du flux sanguin dans le cerveau à l'aide d'un champ magnétique. | Haute résolution spatialeNon invasif | Mauvaise résolution temporelleCoûteux |
| EEG | Détection de l'activité électrique dans le cerveau à l'aide d'électrodes placées sur le cuir chevelu. | Bonne résolution temporelle | Mauvaise résolution spatiale |
| ERP | Détection de l'activité électrique dans le cerveau à l'aide d'électrodes placées sur le cuir chevelu à plusieurs reprises afin d'établir une moyenne des résultats. | Haute résolution temporelle | Mauvaise résolution spatiale |
Méthodes d'étude du cerveau - Points clés à retenir
- Il existe de nombreuses façons d'étudier le cerveau, notamment les examens post-mortem, l'IRMf, l'EEG et l'ERP.
- La résolution spatiale est le degré de précision qu'une technique atteint dans l'examen de l'activité cérébrale. La résolution temporelle est le degré de précision qu'offre la technique pour déterminer l'activité du cerveau dans le temps.
- Les examens post-mortem ont lieu après la mort et attribuent une fonction aux zones endommagées en analysant le comportement du patient avant sa mort.
- Dans les IRMf, les champs magnétiques sont utilisés pour détecter les changements de flux sanguin dans le cerveau en réponse à l'activité, ce qui crée une neuroimage du cerveau avec les zones mises en évidence.
- Les EEG et les ERP mesurent les ondes cérébrales en attachant des électrodes au cuir chevelu pour mesurer l'activité. Les EEG mesurent l'activité dans l'ensemble du cerveau. Dans le cas des ERPs, le stimulus est donné de façon répétée aux participants.
Références
- Fig. 2 : Post mortem par Internet Archive Book Images, Sans restriction, via Wikimedia Commons
- Fig. 4 : Ondes cérébrales par Laurens R. Krol, CC0, via Wikimedia Commons
- Fig. 3 : IRMf par John Graner, Département de neuroimagerie, Centre d'excellence national Intrepid, Centre médical militaire national Walter Reed, 8901 Wisconsin Avenue, Bethesda, MD 20889, USA, Domaine public, via Wikimedia Commons.
- Fig. 5 : EEG par Baburov, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons
- Arora M, Knott VJ, Labelle A, Fisher DJ. Alterations of Resting EEG in Hallucinating and Nonhallucinating Schizophrenia Patients (Altérations de l'EEG au repos chez les patients schizophrènes hallucinés et non hallucinés). Clinical EEG and Neuroscience. 2021;52(3):159-167. doi:10.1177/1550059420965385
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