Un peu de sérieux, on est la pour travailler

Jeudi 12:

Aujourd'hui, programme spéciale pour moi a l'hopital, il est prévu que je serve de cobbaye le matin.

Ce sera l'occasion de décrire un petit peu mon environnement de stage.
L'objectif de la matiné est d'enregistrer l'activité de mon cerveau en réponse a des stimuli simples.

Pour cela, nous disposons d'un "magnetoencephalographe" (je ne suis pas sur du terme, la litterature ne l'employant jamais: on parle d'une "MEG examination" (magnetoencephalography) ) dont l'activité consiste, grace a des capteurs, a mesurer le champ magnétique crée par l'activité neuronale. Pour faire (tres) simple, quand un neurone s'active, il genere un champ que l'on va tacher de mesurer.

Le hic : les champs crees sont de l'ordre du femto Tesla, c'est a dire ridiculement faibles par rapport au seul champ magnetique terrestre (qui rappelons le, oriente vos boussoles)
Afin d'accroitre la sensibilité de la mesure, les celulles capteurs sont donc plongées dans un bain d'helium liquide, a peu pres ce que l'on a de plus froid sur terre (-269°C, quasiment le 0 absolu)
Les capteurs sont des SQUIDs (Superconducting Quantum Inteference Device) utilisant l'effet Josephson (prix nobel 1973). Voici quelques infos sur le sujets pour les curieux (c'est tres interessant, je vous en conseille la lecture) Supraconductivité, effet Josephson, SQUID (en anglais)

L'appareil de mesure que vous voyez ci contre, de marque Elekta, doit donc etre placé dans une chambre d'isolation. Un blindage composé d'aluminium (non magnetique) et de mu metal (excellent isolant magnétique, voir ici pour plus d'info a ce sujet) permet l'isolation, renforcée par le Max shield.

Le max shield est un systeme de defense active contre les intrusions de champs magnetique. A l'instar des protections auditives actives qui generes un son inverse au son ambiant pour obtenir une resultante nulle, le max shield, grace a des coils placées autour de la cage, genere des champs permettant l'annulation quasi totale du champs dans la chambre.

Pour donner une idee de la finesse de la mesure, voici quelques details:
L'appareil est situé au deuxieme sous sol, solidement posé sur le sol des fondations. Le mouvement de l'hopital (cliquez ici pour voir mon lieu de stage dans google earth ce n'est pas un tout petit batiment!) suffit a generer des champs. De meme que les claquement de portes sont ressentis a plusieurs metres. Une personne dans la machine portant une chemise a bouton metalique pourra generer un champ visible juste avec le deplacement lié a sa respiration! Si on trippote une piece de monnaie dans ses doigts un moment, on peut en passant ses doigts sous le casque, voir le champs lié aux petites particules de metal. La climatisation génere un champs sinusoidale a 16Hz.

Les signaux voulus se situent dans la bande 300Hz 1kHz, un filtrage est donc effectué.
Revenons en a la procedure:
Les capteurs ont dans un premier temps besoin d'etre etalonnés. Des cartes a DSP traitent le signal en temps reel, et l'ajustement des (nombreux) parametres permet d'attenuer le bruit et d'uniformiser les gains sur tous les capteurs.
Un algorithme relativement performant procédant par approximation successives realise ce travail assez bien (dans la mesure ou il ne tombe pas dans le puit d'un minima local bien entendu)

On place ensuite le patient dans la machine pour un premier enregistrement, qui permettra de verifier qu'aucun artefact n'est present, ou qu'aucun objet metalique n'a ete oublié.

Ensuite on m'a collé sur la tete 4 bobines et une paire de lunette: le but etant de creer un repere avec origine dans l'espace en trois dimensions: cela permettra de situer pendant l'examen ma tete et les signaux mesurés par rapport a celle ci. Cette etape est tres importante pour pouvoir par la suite combiner les resultats avec les images obtenus par resonnance magnétique (par exemple)... j'y viendrai (c'est tout l'objet de mon stage)

Retour dans la MEG, me voila posé la tete sous l'helium (on ne sent absolument rien, meme pas une sensation de froid). On me place un electrode dans le creux du poignet pour stimuler le nerf qui fait contracter le pouce (desolé j'ai pas fait medecine ^^ )
Apparement je suis peu sensible a l'electricité car ils ont du mettre quasiment a fond pour que ça commence a me faire bouger le doigt.

S'en suit une demi heure a attendre... le pouce qui se contracte une fois par seconde (c'est rigolo)

L'analyse des données est quand meme plus interessante que le protocole en lui meme.
L'experience ayant ete faites un grand nombre de fois de suite, on peu realiser une moyenne du signal obtenu pour chaque capteur.
On obtient donc une reponse pour chaque region du cerveau.

Le champ crée par un neurone est trop faible pour etre mesuré. On mesure l'activité simultanée de plusieurs neurones en meme temps.
La mesure s'effectue grace a des magnetometres, parralleles a la surface de la tete. On ne pourra donc mesurer que les champs perpendiculaires, c'est a dire ceux crees dans les plis et non a la surface du cerveau.
On appele dipole la representation modelisée d'une source de champs (plusieurs neurones donc, des centaines)

En science, un problème inverse est une situation dans laquelle on tente de déterminer les causes d'un phénomène à partir des observations expérimentales de ses effets. (plus d'infos)
La representation et la localisation de ces dipoles est un probleme inverse.

Le probleme de traitement du signal commence ici. En effet, on considere dans nos modeles que la tete possede environ 10000 "dipoles" alors que nous n'avons que 100 capteurs.

Une des methodes pour pouvoir resoudre se probleme consiste a creer un modele direct qui nous permettra de modeliser et donc de resoudre par approximation numérique (MSE pour mean squared error, par exemple; plus d'infos) le systeme.

Une fois ces dipoles reperés, il est interessant, du fait de la relative imprecision spatialle de cette mesure (+- 5mm), de combiner le resultat avec les images d'un IRM (plus d'infos sur l'IRM)
C'est ici qu'interviennent les capteurs placés sur ma tete. En fournissant un repere, on pourra grace a des algorithmes, etablir une matrice passage d'un espace a l'autre (de la representation dans un appareil a l'autre donc) permettant de superposer fidelement les deux informations.

On combine ainsi l'excellente precision spatialle de l'IRM a la resolution temporelle tres fine (1ms contre 1s pour l'irm) de la MEG.

L'apres midi, j'ai participé a ma grande surprise (ce n'etais pas prevu) a une experience.
Il s'agit de determiner les zones du cerveau liées a la perception des sons. L'objectif etant la localisation de ces zones pour ensuite envisager la pose d'electrodes stimulantes pour les personnes souffrant d'acouphene (infos)
Donc controle de l'audition (tres bien), IRM puis IRM fonctionnelle pour regarder les zones s'activant dans le cerveau a l'ecoute de "bip". Le dernier cri de la machine IRM de chez phillips, avec un champ de 3 tesla, rien que ça! (comparé aux femto tesla que produit mon cerveau c'est un million de milliard fois plus (10 exposant 15))
Je vais recuperer et travailler sur les images de mon propre cerveau, je vous ferai des screen shots de mon CPU :D

Voici deux petites videos en attendant

Quand on vous dit pas de metal dans l'irm, ça veut bien dire pas de metal ! la preuve:
le champ a tendance a ejecter puissament ce qui lui passe sous la main !!

Apres une journée comme celle la, meme si rien n'est ressenti (a part le bruit dans l'IRM, assez fort), on est crevé!
Heuresement le soir, j'avais la petite visite de mon ange pour le weekend ^^ mais c'est une autre histoire.

J'espere que cet article aura plus et que certains auront fait l'effort de le lire.
J'editerai au fur et a mesure pour corriger le style, 23h30, plus d'une heure dessus, la grosse flemme d'eclaircir ou ameliorer le style... faites une com si ya une enormité a corriger ;)