NIRS

Mis à jour le 22/08/2014

Principe

Le principe physique de la méthode est abordé en détail dans plusieurs publications (Villringer & Chance, 1997; Meek, 2002; Aslin & Mehler, 2005; Bozkurt et al, 2005; Lloyd-Fox et al. 2010, Gervain et al. 2011). Lorsqu’elle est appliquée à la mesure de la concentration en oxygène au niveau musculaire ou cortical, la spectrométrie optique proche infra-rouge repose sur trois observations. 1) Les tissus biologiques sont relativement transparents (l’extinction/absorption de photons est faible) pour les ondes électromagnétiques comprises entre 750 (limite du visible) et 900 nm (proche infra-rouge), 2) l’hémoglobine est la cause principale d’extinction des photons, et 3) le coefficient d’extinction de l’hémoglobine varie en fonction de son état (oxygénée : HbO2 ou désoxygénée : HHb) Grace à ces observations et à une version modifiée de la loi de Lambert- Beer (Delpyet al, 1988) il est possible d’estimer les variations de concentration en HbO2 et HHb.

Technique

Techniquement, la spectrométrie optique utilise deux lasers de très faibles intensités et de longueurs d'ondes respectives de 775 et 850 nm (± 10nm) pour éclairer la surface (profondeur ~0.5-1.5 cm) du cortex. La source lumineuse utilisée par l'appareil utilisé (OXYMON MK III, artinis) est un laser de classe I (IEC-60825-1). Ce type de faisceau peut être regardé directement sans danger pour l’œil. La puissance maximale à la sortie de la fibre optique est de 5,2 et 5,4 Watts (respectivement pour 775 et 850 nm). Le principe de fonctionnement est le même que celui de l'oxymétrie colorimétrique classiquement utilisée pour mesurer le pouls ou le niveau d’oxygénation du sang dans différentes procédures médicales. Conformément à la loi de Lambert-Beer, la profondeur à laquelle peuvent être estimées les variations de concentration en HbO2 et HHb dépend de l’espacement entre la source lumineuse et le capteur et correspond approximativement à la moitié de cette distance. Un espacement de 3 cm est généralement préconisé chez l'adulte. Finalement, pour obtenir une bonne représentation de l’activité corticale, les variations en HbO2 et HHb doivent être estimées en plusieurs point en utilisant plusieurs paires émetteurs/récepteurs. L'exemple de montage source/détecteur montré dans la figure 2 est un montage 2*12 canaux qui permet de mesurer la concentration en oxygène de l'hémoglobine sur 24 zones localisée (12 par hémisphère). Nous utiliserons 2*12 canaux. Le positionnement initial des optodes (source/détecteur) sera fait par rapport au système 10/20 développé pour l'EEG.

Interprétation

L’interprétation des changements de concentration en HbO2 et HHb est basée sur la même hypothèse fonctionnelle que l’IRM. L’activité neuronale induit une augmentation du  débit sanguin et de la consommation locale d’oxygène. L’augmentation du flux sanguin augmente l’apport en hémoglobine oxygénée et l’évacuation de l’hémoglobine désoxygénée. La mesure de la concentration totale en hémoglobine et sa décomposition en HbO2 et HHb sont donc interprétés comme des indices de l’activité corticale locale et par extension de la contribution du territoire cortical considéré à l’activité perceptive, motrice ou cognitive du sujet.

Localisation

La salle NIRS se trouve dans le batiment de la composante IRM clinique et cognitive

Thématiques abordées

  • Reconnaissance des visages chez les nourrissons
  • Fatigue musculaire
  • Langage