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Laboratoire de Cartographie Fonctionnelle du Cerveau (LCFC)
Faculté de Médecine / faculty of Medicine - Campus Erasme (unité ULB706)

Le LCFC a pour but de regrouper dans une même structure l'utilisation à visée de recherche d'un ensemble d'équipements de cartographie cérébrale incluant la magnétoencéphalographie (MEG), l'imagerie par résonance magnétique (IRM), et la tomographie par émission de positrons (TEP). Le laboratoire est dirigé par Serge Goldman et Patrick Van Bogaert, respectivement directeur et co-directeur d'un collège composé d'un représentant des sept services et cliniques de l'hôpital Erasme impliqués dans la gestion ou l'utilisation de ces équipements, à savoir les services de Neurologie, Neurochirurgie, Médecine Nucléaire et Psychiatrie, et les cliniques de Neurologie Pédiatrique, Neuroradiologie, et Neuropsychologie clinique et cognitive. Le LCFC a établi des collaborations étroites avec des laboratoires de la Faculté des Sciences Psychologiques et de l'Education de l'ULB pour certains axes de recherche. En particulier, la recherche sur la dysphasie et sur l'impact des activités épileptiques sur le fonctionnement cognitif et langagier se fait en collaboration avec l'UR2NF (Unité de Recherches en Neuropsychologie et Neuroimagerie Fonctionnelle), alors que la recherche sur les bases neurales des apprentissages avec et sans conscience se fait en collaboration avec le SRSC (Unité de recherche Conscience, Cognition et Computation). Par ailleurs, l'étude des apports respectifs de la MEG et de l'EEG-IRMf dans l'évaluation pré-chirurgicale de l'épilepsie réfractaire se fait en collaboration avec les centres de référence de l'épilepsie réfractaire de l'hôpital Erasme et de l'UZ-Gent. [The LCFC aims to group within the same structure the use for research purposes of brain mapping equipments, including magnetoencephalography (MEG), magnetic resonance imaging (MRI), and positron emission tomography (PET). The laboratory is directed by Serge Goldman et Patrick Van Bogaert, respectively director and co-director of a board composed by one delegate of the seven departments of Hôpital Erasme implicated in the management and use of these equipments: Neurology, Neurosurgery, Nuclear Medicine, Psychiatry, Paediatric Neurology, Neuroradiology and Neuropsychology. LCFC has collaboration with laboratories of the Faculty of Psychology of the ULB for some research topics. More specifically, research on specific language impairment and on impact of epileptic activities on cognition and language is performed in collaboration with UR2NF (Neuropsychology and Functional Neuroimaging Research Unit,) whereas research on the neural bases of learning with and without consciousness is performed in collaboration with SRSC (Consciousness, Cognition and Computation Group). The study of the respective impacts of MEG and EEG-fMRI on the presurgical evaluation of epileptic patients candidates to surgery is performed in collaboration with the centres of reference for refractory epilepsy of Hôpital Erasme and Universitaire Ziekenhuis Gent.]



coordonnées / contact details


Laboratoire de Cartographie Fonctionnelle du Cerveau
tel +32-2-555.43.64 / 31.11, fax +32-2-555.83.33, pvanboga@ulb.ac.be
Hôpital Erasme, Bâtiment du cyclotron, 1er étage



responsables / head


Prof. Patrick VAN BOGAERT Prof. Serge GOLDMAN


composition / members


Mathieu BOURGUIGNON Xavier DE TIEGE Sophie GALER Noémie LIGOT Marc OP DE BEECK Charline URBAIN


projets / projects


Neurophysiologie des activités épileptiques et de leur impact sur le fonctionnement cognitif et langagier et les processus dépendants du sommeil [Neurophysiology of epileptic activities and their impact on cognition and language, and sleep-dependant processes]
Les troubles cognitifs et langagiers associés à l'épilepsie présentent une prévalence particulièrement élevée. Un impact de l'activité épileptique interictale (AEI) sur la cognition est suggéré par les troubles cognitifs transitoires où AEI et troubles cognitifs sont directement reliés dans le temps, ainsi que par le phénomène des pointe-ondes continues du sommeil observé dans certaines formes d'épilepsie de l'enfant où l'influence de l'AEI sur la cognition perdure au-delà de la période effective d'AEI par des troubles cognitifs durables à l'éveil. Par ailleurs, l'activité épileptique très présente au cours du sommeil peut potentiellement interférer avec les processus de consolidation mnésiques auxquels contribue le sommeil. Une meilleure connaissance de ces processus peut avoir des implications thérapeutiques directes dans la mesure où les médicaments anti-épileptiques sont aptes à réduire l'AEI et pourraient donc contribuer à améliorer le devenir cognitif des patients. Ce projet de recherche vise à une meilleure compréhension des mécanismes neurophysiologiques de l'AEI et de ses conséquences sur les fonctions cognitives et langagières. Les paradigmes expérimentaux utilisés dans ce projet font appel à la magnétoencéphalographie (MEG) et l'IRM fonctionnelle (IRMf) activée par l'EEG (EEG-IRMf).

Processus sommeil-dépendants d'acquisition du langage dans la dysphasie développementale [Sleep-dependant processes of language development in specific language impairment]
L'objectif de ce projet est d'étudier les processus de consolidation (renforcement et protection à long terme des informations nouvellement apprises), susceptibles d'être influencés par le sommeil, intervenant dans l'acquisition du langage chez l'enfant sain et chez l'enfant dysphasique. L'effet du sommeil sur la consolidation à long terme des apprentissages langagiers reste très peu investigué. Parallèlement, un très grand nombre de recherches rapportent une contribution positive du sommeil sur la consolidation en mémoire d'informations non linguistiques, soit « déclaratives » c'est-à-dire accessibles à la conscience de l'individu et faisant appel aux représentations épisodiques, soit « non déclaratives », c'est-à-dire non verbalisables et faisant appel à des procédures, routines et automatismes. Ce type de connaissances « non déclaratives » est appelé de façon plus générale « connaissances procédurales ». Parmi les nombreuses théories qui sous-tendent à la dysphasie développementale, l'hypothèse d'Ullman et Pierpont (2005) postule que la dysphasie peut largement être expliquée par un trouble du développement de la mémoire procédurale. Cette théorie est particulièrement attractive parce qu'elle permet de rendre compte de l'importante variabilité des déficits linguistiques et non linguistiques, souvent paradoxaux, que présentent les enfants dysphasiques. Compte tenu de la prévalence particulièrement élevée d'une activité épileptique liée au sommeil dans cette population, l'hypothèse d'un déficit de consolidation sommeil-dépendant de la mémoire procédurale sera testée par des paradigmes expérimentaux faisant notamment appel à la magnétoencéphalographie (MEG). [in preparation]

Etude des apports respectifs de la MEG et de l'EEG-IRMf dans l'évaluation pré-chirurgicale de patients épileptiques candidats à une chirurgie [Study of the respective impacts of MEG and EEG-fMRI on the presurgical evaluation of epileptic patients candidates to surgery]
Le traitement de l'épilepsie fait appel en première ligne aux médicaments anti-épileptiques. Cependant, une option chirurgicale doit être considérée lorsque les crises persistent malgré un traitement médicamenteux bien conduit, entravent le patient dans son mode de vie, son fonctionnement cognitif ou son développement psychomoteur, et sont supposées être liée à une lésion structurelle cérébrale. Ces critères sont remplis chez environ 15% des patients. Cependant, la chirurgie de l'épilepsie est sous-utilisée en partie à cause de la lourdeur de la mise au point pré-chirurgicale (en particulier les enregistrements EEG prolongés à l'aide d'électrodes intra-crâniennes) et de la difficulté pour localiser la zone épileptogène chez certains patients. Le projet vise à évaluer l'apport de nouvelles techniques non invasives aptes à localiser la zone épileptogène chez le patient épileptique candidat à une chirurgie : la magnéto-encéphalographie (MEG), qui permet de localiser les sources d'activité épileptique inter-ictale avec une grande précision, et l'IRM fonctionnelle (IRMf) activée par l'EEG (EEG-IRMf), qui est également une nouvelle technique de localisation des sources épileptiques inter-ictales. Ces techniques seront comparées aux techniques de localisation classique de la zone épileptogène (EEG de scalp, éventuellement EEG intracrânien, IRM structurelle, PET scan au FDG). [in preparation]

Etude par MEG des bases neurales des apprentissages avec et sans conscience [Study using MEG of neural bases of learning with and without consciousness]
Ce projet vise à mieux comprendre les bases neurales des apprentissages avec et sans conscience. Les travaux préalables de Cleeremans, Maquet et coll réalisés à l'aide du PET scan indiquent que les bases neuronales des apprentissages sans conscience (implicite) et avec conscience (explicite) ne sont pas identiques. En effet, en manipulant l'intervalle réponse-stimulus (IRS), ces auteurs ont montré que le cortex préfrontal contrôle l'activité du striatum lorsque l'apprentissage a été principalement explicite (IRS long), tandis que l'activité de ces régions est indépendante lorsque l'apprentissage a été principalement implicite (IRS court). Néanmoins, l'étude de l'activation cérébrale par le PET scan ne permet ni d'explorer la dynamique de l'apprentissage, ni la dynamique de la prise de conscience, ce que la MEG est par contre susceptible de faire grâce à son excellente résolution temporelle. Le but de l'étude est donc d'explorer quelles sont les corrélats neuraux de la préparation de la réponse dans des conditions suscitant un apprentissage essentiellement implicite ou explicite. [in preparation]

Etude de la localisation des régions sensori-motrices par imagerie fonctionnelle cérébrale multimodale intégrant l'IRMf, la MEG et la SMT en pathologie neurochirurgicale [Study of location of sensorimotor regions using cerebral multimodal functional imaging (fMRI, MEG and TMS) in neurosurgery]
L'imagerie fonctionnelle cérébrale a pour but de localiser de manière non invasive les régions cérébrales impliquées dans différents types de fonctions, comme dans les fonctions sensorimotrices, et est largement utilisée en neurochirurgie pour planifier une intervention. La technique d'imagerie fonctionnelle cérébrale la plus répandue est l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). L'IRMf étudie les variations de perfusion cérébrale associées à une tâche par l'intermédiaire du couplage physiologique entre l'activité neuronale et le débit sanguin cérébral (couplage neurovasculaire). De nombreuses études ont montré la capacité de cette technique à localiser les régions cérébrales impliquées dans les fonctions sensori-motrices. Cependant, plusieurs problèmes méthodologiques peuvent limiter son utilisation chez les patients présentant une pathologie cérébrale structurelle (perturbation du couplage neurovasculaire, résolution temporelle limitée ne permettant pas d'étudier la chronométrie du recrutement neuronal associé à la tâche d'intérêt). La magnétoencéphalographie (MEG) et la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) sont deux méthodes neurophysiologiques d'imagerie fonctionnelle cérébrale qui semblent particulièrement appropriées pour localiser les régions cérébrales impliquées dans les fonctions sensori-motrices. La MEG étudie les variations de l'activité magnétique générée par l'activité électrique du cerveau avec une résolution temporelle de l'ordre de la milliseconde et une excellente résolution spatiale. La SMT consiste à appliquer un bref champ magnétique à l'aide d'une bobine placée à la surface du crâne de manière à induire de manière totalement non-invasive une activation neuronale. Combinée à un système de neuronavigation, la SMT permet de stimuler une région cérébrale donnée de manière ciblée. Ce projet d'imagerie fonctionnelle cérébrale multimodale vise à mieux comprendre la physiopathologie et les phénomènes de plasticité induits par les pathologies cérébrales et par conséquent de mieux cibler les traitements neurochirurgicaux. [in preparation]

Etude de la maturation de la voie somatosensitive par imagerie tenseur de diffusion et MEG chez l'enfant né prématuré [Study of the maturation of somatosensory pathways using diffusion tensor imaging and MEG in preterm infants]
Au cours du développement cérébral, des modifications particulièrement prononcées surviennent pendant le troisième tiers de la grossesse dans la voie somatosensitive qui connecte le thalamus au cortex postrolandique et véhicule la sensibilité. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale permet grâce à la séquence tenseur de diffusion (DTI) de calculer des indices qui quantifient les modifications de microstructure qui accompagne cette maturation. Les corrélats neurophysiologiques de cette maturation ont été peu étudiés. La magnétoencéphalographie (MEG) mesure les champs magnétiques induits par l'activité électrique corticale évoquée par la stimulation des voies sensorielles. La mesure des champs évoqués magnétiques somesthésiques corticaux (SEFs) par stimulation tactile permet une étude fonctionnelle de la voie somatosensitive avec une grande précision anatomique. Le premier objectif de ce projet est d'évaluer les modifications microstructurelles qui accompagnent les modifications fonctionnelles de la voie somatosensitive entre 30 et 40 semaines d'âge corrigé chez 30 nouveaux-nés prématurés en combinant la DTI avec la mesure des SEFs. Le deuxième objectif est d'évaluer la valeur prédictive des SEFSs sur le devenir neurologique à long terme de l'enfant né prématuré. [in preparation.]



publications





theses


De Tiège Xavier. Epileptic syndromes with continuous spikes and waves during slow sleep: Insights into etiopathogeny and pathophysiology.



collaborations


Boon Paul, Universitaire Ziekenhuis Gent, Neurologie, Gent, Belgique

Veikko Jousmäki & Riitta Hari, Aalto University School of Science and Technology, Brain Research Unit, Low Temperature Laboratory, Espoo, Finlande



savoir-faire/équipements / know-how, equipment


Unité de magnéto-encéphalographie. Appareil EEG permettant des enregistrements au cours d'acquisitons IRM. Appareil de stimulations magnétiques transcraniennes répétitives



mots clés pour non-spécialistes / keywords for non-specialists


cartographie cérébrale imagerie fonctionnelle du cerveau imagerie par résonance magnétique magnétoencéphalographie tomographie par émission de positrons


disciplines et mots clés / disciplines and keywords


Chirurgie Imagerie cérébrale fonctionnelle Neurologie Neurologie pédiatrique Neurophysiologie Neuropsychologie Neurosciences cognitives

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