Étude intracérébrale et MEG de la dynamique des réseaux cérébraux de l’attention chez des sujets sains et chez des patients cérébro-lésés – BRANDY

L’attention nous permet d’explorer notre environnement et de répondre efficacement aux événements extérieurs en établissant des priorités parmi les actions possibles, selon nos objectifs et la saillance des stimuli. Deux réseaux attentionnels fronto-pariétaux existent chez l’Homme, l'un dorsal et l'autre ventral, mais leur dynamique est encore mal connue du fait de la faible résolution temporelle de l'IRMf, principalement utilisée pour les étudier.

BRANDY a pour but d’établir un modèle anatomo-fonctionnel de l'attention visuelle humaine par trois objectifs : (1) déterminer la dynamique précise de l'attention visuelle chez le sujet sain (Work Package 1, WP1) et (2) décrire en termes de réseaux les processus attentionnels neurotypiques, et pathologiques dans le cas de patients héminégligents (WP2). (3) Le WP3 permettra la construction de modèles exhaustifs anatomo-fonctionnels de l’attention visuelle humaine, normale et pathologique.

Le WP1 utilisera des enregistrements intracérébraux, technique de résolution spatio-temporelle inégalée, lors de la réalisation de tâches attentionnelles par des patients atteints d’épilepsie résistante aux médicaments, implantés par des électrodes profondes en vue d’une chirurgie. Les artefacts épileptiques seront exclus du signal analysé, approximant au mieux l'activité cérébrale associée aux processus attentionnels normaux. Les réseaux attentionnels seront identifiés pour chaque patient par l’IRMf de repos et la tractographie de la substance blanche. Les résultats permettront d'identifier dans chaque réseau les populations neuronales impliquées dans les différents aspects de l'attention, d’étudier leur dynamique temporelle, de révéler les interactions entre les deux réseaux et de guider les analyses du WP2.

Le WP2 étudiera les fonctions et la dynamique de l’activation à l’intérieur et entre les deux réseaux, pour des sujets contrôles sains et des patients présentant une lésion de l'hémisphère droit et une héminégligence (affectant les processus attentionnels). Nous utiliserons la MagnétoEncéphaloGraphie, technique non-invasive d’excellente résolution temporelle, permettant une large couverture spatiale, mais de résolution spatiale inférieure à celle des enregistrements intracérébraux. Les résultats identifieront les altérations de la dynamique des réseaux attentionnels dues aux lésions de l'hémisphère droit.

Deux types de données comportementales seront également acquis. Les temps de réponse manuelle seront mesurés quand les sujets exécuteront une tâche de détection indicée en maintenant une fixation centrale du regard. L’enregistrement en haute résolution des mouvements des yeux vérifiera la fixation et étudiera les micro-saccades : petits mouvements automatiques des yeux observés lorsque le regard est fixé, qui ont été associées à l'attention, en particulier lorsque son orientation dépend d’un stimulus externe. Ces données apporteront des mesures de la modulation attentionnelle du comportement oculomoteur chez les patients héminégligents.

Afin d’interpréter ces données multimodales, des modèles de l’attention visuelle seront mis au point (WP3) avec deux approches de modélisation de pointe : l’analyse selon la théorie des graphes et la bDCM (behavioral Dynamic Causal Modeling). La relation entre réponses oculaires, temps de réponse manuelle et mesures cérébrales fonctionnelles et anatomiques apportera une nouvelle vue d’ensemble des bases neurales anatomiques et fonctionnelles de l’attention et de ses corrélats comportementaux.

Ces approches innovantes élargiront nos connaissances des processus attentionnels sains et pathologiques. Une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques sous-jacents à l’héminégligence pourra aider le développement de meilleures stratégies de rééducation des patients victimes d’accident vasculaire cérébral, favorisant leur réinsertion sociale.