Mesure de la fonction cérébrale Neuromagnetic En pré-scolaire des enfants à la coutume entreprises MEG

Bonjour, je suis Steven Crane. Je suis codirecteur du laboratoire de recherche sur le cerveau KIT Macquarie. Ce laboratoire fait partie du Centre Macquarie des sciences cognitives de l'Université Macquarie à Sydney, en Australie.

Bonjour, je suis Illa Dessan et je travaille au Centre Macquarie des Sciences Cognitives de l'Université Macquarie. Bonjour, je suis Melanie Reed et je travaille au Centre Macquarie des Sciences Cognitives. À l'Université Macquarie, nous utilisons la magnétoencéphalographie, ou MEG, pour étudier les mécanismes cérébraux sous-jacents à l'acquisition rapide du langage chez les enfants âgés de deux à six ans.

La MEG mesure les champs magnétiques produits par le cortex cérébral. À l’aide de la MEG, nous pouvons observer quelles zones cérébrales sont actives pendant le traitement du langage et comment ces différentes zones interagissent. Deux défis se posent lorsqu’on travaille avec de jeunes enfants à l’aide d’un système d’imagerie cérébrale.

Tout d'abord, l'environnement de laboratoire typique n'est pas adapté aux enfants. Deuxièmement, pour participer à une étude de magnétoencéphalographie (MEG), les enfants doivent être instruits de limiter leurs mouvements au minimum, et ils doivent rester attentifs à une tâche pendant une période prolongée. Il était donc important pour nous de développer un protocole qui nous permette d'utiliser la MEG tout en étant agréable pour les enfants.

Cela dit, les avantages de la MEG l’emportent de loin sur les défis. La MEG est un outil précieux pour mesurer la fonction cérébrale chez les enfants en raison de sa résolution temporelle extrêmement élevée et de sa bonne résolution spatiale, et parce qu’elle est totalement non invasive, elle ne présente aucun risque concevable pour les tissus neuronaux des enfants. Contrairement à la MEG, d'autres techniques d’imagerie neurologique utilisent des champs magnétiques puissants et des produits pharmaceutiques radioactifs qui peuvent présenter un risque pour les jeunes enfants.

Une des caractéristiques principales de notre système MEG pour enfants est qu'il a été conçu spécifiquement pour être utilisé avec de jeunes enfants. Ce système de taille personnalisée a été mis au point en collaboration avec l'Institut de technologie Kanawa et la société Yokogawa Electric Corporation. Dans la vidéo suivante, nous expliquerons pourquoi il était nécessaire de développer un système MEG adapté aux enfants, et nous vous montrerons comment nous préparons les enfants à être examinés dans le système MEG.

Rejoignez-nous donc pendant les prochaines minutes et nous vous ferons visiter le laboratoire. Nous vous expliquerons les étapes que nous avons suivies pour que les enfants prennent plaisir à participer à nos études. Un laboratoire abrite deux systèmes MEG installés dans la même salle magnétiquement blindée.

Le système pour adultes comprend 160 capteurs répartis uniformément à l'intérieur du casque MEG, offrant une couverture complète de l'ensemble du crâne. Le système MEG pour enfants possède une configuration similaire, mais comporte 64 capteurs, ce qui rend le casque plus petit et parfaitement adapté aux enfants d'âge préscolaire et aux nourrissons. La magnétoencéphalographie, ou imagerie MEG, est une technique d'imagerie cérébrale qui mesure directement l'activité neuronale.

La MEG peut détecter et amplifier les champs magnétiques faibles générés par des milliers de neurones actifs dans le cortex cérébral. La détection de ces champs magnétiques faibles est facilement réalisée à l’aide de capteurs spéciaux appelés SQUID ou dispositifs d’interférence quantique supraconducteurs. Une technologie supraconductrice est nécessaire pour faire fonctionner les systèmes de MEG.

Les capteurs nécessitent un refroidissement à l'hélium liquide à moins 270 degrés Celsius. La séquence suivante montre le remplissage des systèmes avec de l'hélium liquide, une opération qui doit être effectuée chaque semaine. L'hélium liquide représente la majeure partie des coûts de fonctionnement d'un système MEG.

Les champs magnétiques provenant du cerveau sont extrêmement faibles par rapport aux champs magnétiques produits par tout l'équipement présent dans un laboratoire moderne. Cela signifie que les systèmes de MEG doivent être installés dans une salle électromagnétiquement blindée. La salle blindée de notre laboratoire est constituée de trois couches de perlo et d'une couche de cuivre.

La pièce pèse environ 8,5 tonnes, et le sol du laboratoire a dû être renforcé spécialement pour supporter son poids. Le coût de la chambre magnétiquement blindée représente entre un tiers et la moitié du coût en capital d'un système MEG. La chambre comporte plusieurs orifices sur les côtés afin que des stimuli visuels puissent être projetés à l'intérieur et que d'autres types d'équipements puissent être utilisés via des câbles à fibres optiques.

La MEG mesure les champs magnétiques produits par les cellules actives du cerveau. Une technique connexe, l'électroencéphalographie, mesure la composante électrique de ces champs. L'EEG est une technologie beaucoup plus simple et moins coûteuse, mais elle ne possède pas la capacité de la MEG à localiser l'activité cérébrale.

Pour les études avec des enfants plus âgés et des adultes, nous enregistrons souvent simultanément l'EEG et le MEG. Toutefois, cela n'est généralement pas pratique avec les enfants d'âge préscolaire en raison du temps de configuration le plus long requis pour l'EEG. Comme le MEG utilise des capteurs plongés dans de l'hélium liquide, ces capteurs sont fixés à des positions précises à l'intérieur d'un casque isolant scellé sous vide.

Le casque d'un système MEG adulte standard est conçu pour s'adapter à environ 95 % des têtes d'adultes. Cela signifie que les têtes de taille la plus grande et la plus petite ne s'ajustent pas correctement dans le casque adulte. Ce problème est particulièrement marqué chez les enfants d'âge préscolaire, dont le rayon crânien est inférieur de deux à trois centimètres à celui des adultes.

Les signaux MEG s'atténuant très rapidement avec la distance, bon nombre des capteurs d'un casque adulte ne seront pas efficaces pour mesurer les signaux provenant du cerveau d'enfants. Un autre problème est que les enfants ont davantage tendance à bouger la tête dans de grands casques pendant les séances de mesure.

Cela provoque une dégradation des signaux MEG. Cette séquence montre les capteurs MEG dans un système pour adulte. Par rapport à la tête d'un enfant, on peut voir que bon nombre de capteurs se trouvent assez éloignés de la surface de la tête.

C'est pourquoi il est utile de fabriquer un casque MEG dont les dimensions sont adaptées à la taille des têtes d'enfants d'âge préscolaire. Sur cet extrait, on peut voir que les capteurs de notre système MEG pour enfants sont tous très proches de la surface de la tête. Plusieurs étapes doivent être réalisées avant que nous puissions commencer l'expérience.

À l'intérieur du RMN, nous vérifions si l'enfant porte un objet en matériau ferreux. Avez-vous quelque chose dans vos poches ? Non. Et ils ont le deuxième.

Nous équipons l'enfant d'un casque contenant cinq bobines marqueurs. Ensuite, nous numérisons la forme de la tête de l'enfant ou réalisons un tracé de sa tête, comme nous l'appelons. Puis nous installons l'enfant à l'intérieur du MSR ou de la soucoupe prête à jouer au jeu, pendant que nous préparons la cravate.

À l'intérieur du RMN, un film de leur choix est diffusé sur l'écran situé au-dessus. Une fois qu'ils sont confortablement allongés, nous fermons la porte et le processus d'acquisition commence. L'expérience dure généralement environ 20 minutes.

Nous invitons l'enfant à jouer à un jeu à l'intérieur du vaisseau spatial pendant qu'il regarde un film muet. Dans notre cas, les enfants écoutent attentivement une série de phrases et répètent le mot cheese dès qu'ils l'entendent. L'odeur de fromage provenant du sac à dos du singe.

Bravo. Le fromage de carotte, excellent travail. Des stimuli acoustiques, tels que la parole, sont transmis aux oreilles de l'enfant par le tube en plastique que vous voyez sur la poitrine de l'enfant. Nous utilisons des embouts en mousse de taille enfant pour adapter les tubes à l'intérieur de leurs oreilles.

Pendant l'acquisition des données, l'enfant est surveillé en continu par vidéo en circuit fermé, et les expérimentateurs peuvent communiquer avec l'enfant au moyen d'un microphone. Avant la mesure MEG, nous fixons cinq bobines marqueurs sur une calotte de natation, que l'on place ensuite sur la tête de l'enfant. Pendant les mesures MEG, celles-ci servent à mesurer et à surveiller la position et les mouvements de la tête tout au long de l'acquisition des données.

Le chercheur et le parent, s'ils le souhaitent, restent avec l'enfant dans la pièce blindée en tout temps. Cela permet de s'assurer que l'enfant est à l'aise et que ses mouvements sont minimisés. À la fin de l'expérience, les enfants reçoivent un prix en récompense pour avoir correctement accompli la tâche.

Alors, quel autocollant souhaitez-vous choisir ? C'est Un Ici ou Un Là-Bas. Ceux d'entre vous qui sont familiers avec les enfants d'âge préscolaire savent que leur premier choix ne serait pas de rester immobiles dans une pièce magnétiquement blindée.

Nous utilisons plusieurs techniques pour adapter l'environnement et le processus aux enfants. Le laboratoire est décoré d'autocollants et de peluches adaptés aux enfants. Les tests sont réalisés en trois à cinq visites au laboratoire.

La première séance sert généralement à présenter l'enfant aux chercheurs et à l'environnement MEG. L'enfant regarde un jouet, un animal comme un ours, ou Kermit la grenouille. Parcourez ensemble toutes les étapes qu'il suivra.

Nous introduisons un thème pour les séances de test. Le système MEG est une soucoupe volante prête à emmener les enfants dans une aventure spatiale. Nous disposons de cahiers d'activités basés sur ce thème, qui expliquent les étapes que nous allons suivre, puis avec le crayon, dessiner autour.

Tout comme nous faisons un dessin de votre tête. Il est essentiel que les enfants restent immobiles pendant la numérisation et les tests. Bon, maintenant nous devons rester figés.

Pouvez-vous vous figer comme cela ? Nous le leur expliquons en demandant aux enfants de nous montrer comment ils se figent. Bon travail.

Assez bon. Congélation. L'importance de la capacité à congeler est renforcée à chaque visite au laboratoire. Il est également important de s'assurer que les enfants comprennent chaque étape de l'expérience.

Nous expliquons les étapes aux enfants en utilisant un langage qu'ils peuvent comprendre. Par exemple, nous appelons le capuchon contenant les bobines marqueurs un casque d'astronaute. Vous sentez-vous déjà comme un astronaute ?

Nous décrivons la numérisation comme le fait de dessiner une image de leur tête. Si un enfant semble timide ou anxieux, nous utilisons souvent des marionnettes pour illustrer en quoi consiste l'expérience. Nous demandons également aux enfants de nous aider afin de leur donner une meilleure compréhension de ce que nous allons faire.

Les enfants sont généralement heureux d'aider une marionnette à entrer dans la salle magnétiquement blindée. Si l'enfant ne souhaite toujours pas entrer dans la salle magnétiquement blindée, nous prévoyons simplement des périodes de jeu jusqu'à ce qu'il se sente plus à l'aise. Lorsque les enfants sont familiers avec toutes les étapes de notre protocole, nous introduisons la tâche expérimentale qui doit être réalisée à l'intérieur de la SAB.

Mm. Alors, vous souvenez-vous du mot magique que vous deviez répéter ? Je n'ai pas entendu. Pouvez-vous ?

Pouvez-vous le répéter ? Oui. Fromage. Alors, par exemple, si je dis quelque chose comme : l'autre jour, je suis allé au parc et j'ai vu un morceau de fromage. Que faites-vous ?

Comme vous pouvez le constater, la réalisation d'études d'imagerie cérébrale avec des enfants nécessite une technologie spécialisée ainsi que des procédures allant au-delà de celles habituellement utilisées dans les études avec des adultes. Premièrement, nous avons développé un casque MEG sur mesure, conçu pour s'adapter à la tête des enfants et limiter leurs mouvements de la tête. Deuxièmement, nous avons rendu le laboratoire accueillant pour les enfants en utilisant des illustrations murales et des peluches.

Nous utilisons des méthodes adaptées aux besoins et à la motivation des jeunes enfants. Notre laboratoire est conçu pour mesurer la fonction cérébrale cognitive chez des jeunes enfants en bonne santé et éveillés. Ainsi, les exigences sont quelque peu différentes de celles que l'on pourrait rencontrer ailleurs en neuroimagerie pédiatrique.

L'avènement des systèmes MEG pour enfants constitue un progrès important pour les neurosciences cognitives. Il nous permettra d'obtenir des mesures du fonctionnement cérébral chez des sujets dont l'âge correspond à une période où s'opèrent des remodelages fascinants et spectaculaires du fonctionnement cérébral. À l'heure actuelle, nous connaissons très peu de choses sur ces processus de développement.

Nous espérons combler cette lacune en étudiant la fonction cérébrale des enfants à l'aide de la MEG.