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Existe-t-il un moyen de mesurer l'utilisation de l'ATP dans le cerveau de la même manière que l'IRMf ?

Existe-t-il un moyen de mesurer l'utilisation de l'ATP dans le cerveau de la même manière que l'IRMf ?


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Existe-t-il un moyen de mesurer l'utilisation de l'ATP dans le cerveau (ou ailleurs) de la même manière que le fonctionnement de l'IRMf (mesure des changements de résonance du fer dans le sang oxygéné/désoxygéné) ? Existe-t-il une sorte de signal similaire pouvant être utilisé pour l'ATP ?


Je suis presque sûr que cela n'existe pas. Si c'était le cas, ce serait génial.

Ce qui suit est une pure spéculation à 100% sans rien pour étayer cela (comme un avertissement).

Le phosphore-31 (l'isotope stable) est actif par RMN, ce qui signifie que vous pouvez théoriquement utiliser un appareil d'IRM pour visualiser le phosphore. Une recherche rapide sur Google montre que des scientifiques tentent d'utiliser l'IRM au phosphore pour visualiser la structure osseuse.

Je ne connais pas grand-chose à l'IRM, mais j'en connais un peu sur la RMN des petites molécules, qui repose sur les mêmes principes. Il s'agit d'un article plutôt sympa montrant la RMN du phosphore-31 utilisée pour mesurer la synthèse d'ATP.

Peut-être que dans un avenir lointain, il serait possible d'utiliser l'IRM au phosphore 31 pour visualiser les rapports ATP/ADP dans divers tissus, y compris le cerveau. Mais ce serait des trucs de science-fiction incroyables.


Anatomie et physiologie, Systèmes

S.B. Eickhoff, V.I. Müller , dans Brain Mapping , 2015

Connectivité fonctionnelle : définition et implications conceptuelles

La connectivité fonctionnelle est définie comme la coïncidence temporelle d'événements neurophysiologiques spatialement distants ( Friston, 1994 ). C'est-à-dire que deux régions sont considérées comme présentant une connectivité fonctionnelle s'il existe une relation statistique entre les mesures d'activité enregistrées pour elles. L'idée derrière cette approche de connectivité est que les zones sont présumées être couplées ou sont des composants du même réseau si leur comportement fonctionnel est systématiquement corrélé les uns avec les autres. Contrairement aux analyses de connectivité efficaces, qui reposent sur de nombreuses hypothèses concernant à la fois la neurobiologie sous-jacente et le modèle choisi pour l'estimer, la connectivité fonctionnelle représente une approche beaucoup plus directe de l'analyse des réseaux fonctionnels. En particulier, cela concorde avec la notion intuitive que lorsque deux choses se produisent ensemble, ces deux choses devraient être liées l'une à l'autre. En s'appuyant très peu sur des hypothèses a priori, l'analyse de connectivité fonctionnelle reflète donc plutôt une mesure observationnelle directe des relations fonctionnelles. Cette définition, cependant, révèle déjà clairement deux aspects clés qui doivent être pris en compte lorsqu'on traite des analyses de connectivité fonctionnelle.

Le premier est la mise en garde importante selon laquelle la connectivité fonctionnelle en soi est de nature purement corrélative. Comme nous venons de le noter, deux régions présentent une connectivité fonctionnelle, si l'augmentation de l'activité dans une région est associée au-dessus du hasard à l'activité dans une autre. Comme toujours avec les corrélations, cependant, cela n'implique aucune relation causale ni même aucune sorte de lien direct entre ces deux régions. L'activité corrélée dans deux régions peut, par exemple, être médiatisée via des structures supplémentaires relayant des informations de la première zone à la seconde. De tels processus relais pourraient en outre être transmis par des cascades de plusieurs intermédiaires ou par des boucles cortico-sous-corticales impliquant, par exemple, les noyaux gris centraux ou le cervelet. Dans de tels cas, l'activité dans une zone peut représenter le moteur ultime de l'activité dans l'autre, même en l'absence de connexion structurelle, c'est-à-dire de fibres passant entre les deux zones. Une forte connectivité fonctionnelle peut donc être observée même si les connexions structurelles sont faibles ou absentes, bien que dans la plupart des cas, ces deux aspects de la connectivité cérébrale montrent au moins un certain niveau de convergence ( Eickhoff et al., 2010 ). De plus, il est également possible qu'une troisième zone induise une activation corrélée entre des régions qui n'ont en réalité aucune forme d'interaction directe. Par conséquent, la connectivité fonctionnelle peut être pilotée par une source externe induisant une activité simultanée dans les deux domaines. Un exemple d'une telle situation serait l'anticipation de l'activité induite par le stimulus dans les zones sensorielles précoces qui est transmise aux zones sensorielles pariétales pour l'analyse perceptive et, en parallèle, au cortex prémoteur pour la préparation de la réponse. Même si les deux seraient mis en œuvre dans des flux complètement séparés, ce scénario entraînerait des changements d'activité corrélés dans les zones sensorielles supérieures et les régions motrices, c'est-à-dire la connectivité fonctionnelle entre elles. Ainsi, une connectivité fonctionnelle peut être observée même entre des régions qui n'interagissent pas fonctionnellement les unes avec les autres en raison des effets de la configuration expérimentale. Une considération similaire vaut également pour le bruit structuré ou les facteurs de confusion, tels que le mouvement ou les effets physiologiques ( Birn, 2012 Duncan & Northoff, 2013 ). Si leur influence n'est pas supprimée des données ou prise en compte dans l'analyse, de fausses corrélations apparaîtront. Il s'ensuit que, bien que les enquêtes de connectivité fonctionnelle elles-mêmes nécessitent une modélisation et des hypothèses a priori beaucoup moins élaborées que la plupart des approches d'analyses de connectivité efficaces, elles sont en même temps beaucoup plus sensibles aux facteurs de confusion biologiques et techniques qui peuvent influencer le spectre de bruit des données et induire fausses corrélations qui peuvent être confondues avec des interactions fonctionnelles. Par conséquent, comme cela sera détaillé dans le texte suivant, la suppression ou la prise en compte des facteurs de confusion potentiels est devenue un aspect majeur non seulement du développement mais aussi de la conjecture, en particulier en ce qui concerne les analyses de connectivité fonctionnelle à l'état de repos.

Deuxièmement, il convient de remarquer que la notion de connectivité fonctionnelle peut appartenir à toute forme d'événements neurophysiologiques. C'est-à-dire que toute coïncidence supérieure au hasard des signaux d'activité cérébrale enregistrés dans différentes parties du cerveau peut être considérée comme une preuve d'un couplage entre eux, qui peut être direct, indirect ou faux, et donc une connectivité fonctionnelle. Les analyses de l'état de repos, c'est-à-dire les corrélations de séries chronologiques dans les données BOLD fMRI acquises dans un état sans tâche, peuvent ainsi être utilisées pour évaluer la connectivité fonctionnelle dans le cerveau. Cependant, il faut se rappeler que la connectivité fonctionnelle représente un concept beaucoup plus large qui peut ne pas être assimilé à de telles analyses de l'état de repos. Au contraire, la connectivité fonctionnelle peut, par exemple, également être réalisée sous forme de schémas de pointe corrélés ou de potentiels de champ. Cette application de l'analyse de connectivité fonctionnelle se trouve couramment dans les expériences électrophysiologiques chez les espèces non humaines, où des enregistrements directs de cellules individuelles ou d'activités multi-unités peuvent être corrélés entre différents sites d'enregistrement (Aertsen, Erb, & Palm, 1994 Gerstein & Perkel, 1969). Chez l'homme, il peut également être appliqué aux enregistrements directs lors de la stimulation cérébrale profonde en corrélant les enregistrements électrophysiologiques des électrodes implantées entre différents sites ou contacts ou en les corrélant avec des signaux corticaux tels que mesurés, par exemple, par magnétoencéphalographie (MEG) ou électroencéphalographie (EEG ) (p. ex. Hohlefeld et al., 2013 Lourens et al., 2013 ). Une autre application non IRMf des analyses de connectivité fonctionnelle est la délimitation des corrélations ou plus précisément la cohérence entre les capteurs EEG, qui, en raison de la haute résolution temporelle de l'EEG, peuvent être calculées comme des corrélations à large bande ou spécifiques à des bandes de fréquences particulières. Dans ces cas, les analyses de connectivité fonctionnelle indiquent des oscillations cohérentes, c'est-à-dire une activité de masse neuronale, entre différentes régions du cerveau reflétant une activité synchrone (Ruchkin, 2005). En termes de données d'IRMf, la connectivité fonctionnelle peut être étudiée sur des mesures obtenues pendant que le sujet est passivement allongé dans le scanner (état de repos) ou sur des données d'IRMf enregistrées au cours d'une tâche particulière (par exemple, Ebisch et al., 2013). Enfin, l'analyse des modèles de coactivation dans de nombreuses expériences d'IRMf basées sur des tâches différentes peut également être utilisée pour étudier la connectivité fonctionnelle dans le cerveau (Eickhoff et al., 2010). Dans de telles analyses, les expériences individuelles représentent les unités d'observation, et l'analyse vise à identifier la coïncidence au-dessus de la chance des activations signalées dans différentes expériences. En résumé, la connectivité fonctionnelle peut ainsi être évaluée en utilisant diverses modalités de données et approches d'analyse, ce qui en fait un concept large plutôt qu'une méthode particulière.


Le cerveau maléfique : ce qui se cache dans l'esprit d'un tueur

Les fous homicides n'ont pas beaucoup de capacité de gratitude, mais s'ils en avaient, ils remercieraient Charles Whitman. Whitman était l'étudiant en génie de 25 ans et ancien Marine qui, en 1966, a tué 17 personnes et en a blessé 32 lors d'une fusillade de masse à l'Université du Texas, avant d'être abattu par la police. Plus tôt dans la journée, il a également assassiné sa femme et sa mère. Les enquêteurs criminels à la recherche d'une raison pour le saccage ont obtenu ce qui semblait être leur réponse rapidement, sous la forme d'une note de suicide que Whitman a laissée chez lui :

Je ne me comprends pas vraiment ces jours-ci. Je suis censé être un jeune homme moyen raisonnable et intelligent. Cependant, dernièrement (je ne me souviens pas quand cela a commencé), j'ai été victime de nombreuses pensées inhabituelles et irrationnelles … s'il vous plaît, payez mes dettes [et] donnez le reste de manière anonyme à une fondation de santé mentale. Peut-être que la recherche peut empêcher d'autres tragédies de ce type.

Whitman a réalisé son souhait – d'une certaine manière. Avec l'approbation de sa famille, une autopsie a été réalisée et les enquêteurs ont découvert à la fois une tumeur et une malformation vasculaire pressant contre son amygdale, la petite région primitive du cerveau qui contrôle les émotions. Une commission d'enquête d'État a conclu que la tumeur avait peut-être contribué à la fusillade, ce qui a valu à Whitman une infime mesure de rédemption posthume – et a fourni à tous les tueurs au moins la défense de la feuille de vigne selon laquelle quelque chose de similaire pourrait également ne pas aller chez eux.

Depuis aussi longtemps que le mal existe, les gens se sont interrogés sur sa source, et vous n'avez pas besoin d'être trop réductionniste scientifique pour conclure que le premier endroit à regarder est le cerveau. Il n'y a aucune chose que vous ayez jamais faite, pensée ou ressentie dans votre vie qui ne soit en fin de compte attribuable à un réseau particulier de cellules nerveuses s'activant d'une manière particulière, permettant à la machine qui est vous de fonctionner comme elle le fait. Donc, si la machine est cassée - si le système d'exploitation dans votre tête se déclenche de manière folle - êtes-vous entièrement responsable du comportement qui s'ensuit ?

C'est une question qui a bien plus que des implications philosophiques. À peine les frères Tsarnaev ont-ils été identifiés comme les kamikazes du marathon de Boston que des spéculations ont surgi quant à savoir si le comportement du frère aîné Tamerlan aurait pu être influencé par des lésions cérébrales subies au cours de ses années de boxeur. La réponse était presque certainement non : les lésions cérébrales liées au sport entraînent généralement un comportement volatil et impulsif chez les personnes de son âge, et le bombardement a été froidement et minutieusement planifié. (Cela a été rendu particulièrement clair par la révélation ultérieure selon laquelle les frères avaient initialement prévu leur attaque pour le 4 juillet, mais en travaillant dur et en s'appliquant, ils ont terminé leurs bombes plus tôt que prévu - une illustration de la diligence perverse s'il en est.) Mais les antécédents médicaux d'innombrables autres tueurs et délinquants violents sont remplis de diagnostics de toutes sortes de maladies et de traumatismes cérébraux, soulevant à la fois la question de savoir si les criminels étaient vraiment, pleinement, responsables de leurs crimes, et la possibilité que les actes aient pu avoir été évitée en premier lieu si les maladies avaient été traitées.

« Je ne pense pas qu'il existe une quelconque maladie neurologique qui soit prédictive à 100 % », déclare le neuroscientifique Michael Koenigs de l'Université de Madison-Wisconsin. « Mais même lorsque les psychopathes savent que ce qu'ils font est un crime, cela ne signifie pas qu'ils contrôlent leur comportement lorsqu'ils commettent une infraction. »

Avant même que Whitman n'apparaisse dans les textes médicaux, les scientifiques connaissaient déjà le cas de Phineas Gage, le cheminot de 25 ans qui, en 1848, aidait à tracer un chemin pour une nouvelle ligne de chemin de fer dans le Vermont lorsqu'un errant l'explosion a enfoncé une tige de fer dans le sommet de sa tête, à travers son lobe frontal gauche et à l'extérieur de sa pommette. Gage, incroyablement, n'est pas mort et n'a même pas présenté beaucoup de perte de fonction. Mais après la suppression de la barre, il y a eu un changement soudain dans sa personnalité. Toujours un homme paisible, il est devenu volatile, combatif et, après une vie de paroles polies, follement profane. C'était le premier aperçu de la science sur le lien de cause à effet apparemment direct entre le traumatisme cérébral et l'essence même de la personnalité. Au fur et à mesure que notre capacité à imager et à réparer le cerveau s'est améliorée, nous avons pu détecter des dommages beaucoup moins évidents qu'un pic de chemin de fer traversant le crâne - des dommages qui ont néanmoins un effet tout aussi important.

Dans un cas célèbre de 2003 publié dans le Archives de Neurologie, par exemple, un enseignant de Virginie âgé de 40 ans sans antécédents de pédophilie a développé un intérêt soudain pour la pornographie juvénile et a commencé à faire des avances sexuelles à sa belle-fille. Sa femme a signalé son comportement, et il a été arrêté et affecté à un programme en 12 étapes pour les délinquants sexuels. Il a raté le cours – il ne pouvait pas arrêter de proposer des membres du personnel – et a été condamné à la prison. Seulement un jour avant qu'il ne se rende, cependant, il est apparu dans une salle d'urgence locale avec un mal de tête explosif et une série d'autres symptômes neurologiques. Les médecins ont scanné son cerveau et ont trouvé une tumeur de la taille d'un œuf dans le cortex orbitofrontal droit, la région qui traite la prise de décision et d'autres fonctions dites exécutives. La tumeur a été enlevée et la sexualité compulsive a disparu avec elle. Moins d'un an plus tard, la tumeur est revenue - et ses envies aussi, presque au même rythme.

"Il n'y a pas un seul point dans le cerveau pour la pédophilie", déclare Stephen J. Morse, professeur de droit et de psychiatrie à l'Université de Pennsylvanie. « Mais les dommages à la région orbitofrontale sont connus pour être associés à la désinhibition. Nous savons que diverses formes de lésions cérébrales peuvent contribuer à des difficultés à se laisser guider par la raison.”

D'autres études plus récentes trouvent les racines de la criminalité dans d'autres parties du cerveau. Comme Maia Szalavitz l'a rapporté en avril, une équipe de chercheurs dirigée par Kent Kiehl, professeur agrégé de psychologie à l'Université du Nouveau-Mexique, a publié une étude dans le Actes de l'Académie nationale des sciences dans lequel les cerveaux de 96 criminels condamnés à au moins un an de prison pour des crimes tels que vol, trafic de drogue et agression ont été scannés dans un imageur à résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Pendant qu'ils étaient dans l'IRMf, les hommes ont effectué une tâche qui les obligeait à appuyer sur une touche d'un ordinateur lorsqu'ils voyaient la lettre X sur un écran, mais s'abstenir lorsqu'ils voyaient la lettre K. Étant donné que le X apparaissait 84 % du temps et comme les deux lettres se ressemblent terriblement au départ, il était facile de prendre l'habitude de surcliquer. La capacité d'éviter de trop appuyer sur la touche nécessite une mesure de contrôle des impulsions, une faculté traitée dans une région du cerveau connue sous le nom de cortex cingulaire antérieur (ACC). Les détenus qui réussissaient moins bien au test se sont avérés avoir des niveaux d'activité inférieurs dans l'ACC, ceux qui réussissaient mieux avaient des niveaux plus élevés. Kiehl a suivi tous les détenus pendant quatre ans après leur sortie de prison et a constaté que ceux avec les ACC endormis étaient également plus de quatre fois plus susceptibles d'être de nouveau arrêtés que les autres. Si vous ne pouvez pas contrôler votre impulsion à cliquer, selon l'étude, vous pourriez avoir la même difficulté à contrôler l'impulsion d'enfreindre la loi.

"Il y a plus d'articles qui sortent qui montrent comment les IRM prédisent qui récidive", a déclaré Kiehl dans un e-mail de suivi avec TIME. “Nous examinons des traitements qui augmentent l'activité du cingulaire antérieur. L'objectif est de voir si nous pouvons aider à identifier les meilleures thérapies pour réduire la récidive.”

Koenigs, qui a collaboré avec Kiehl, a mené d'autres travaux avec des détenus reliant à la fois l'amygdale et une région connue sous le nom de cortex préfrontal ventromédian en tant que complices possibles du crime. L'amygdale est l'enfant sauvage de ce couple, le siège du cerveau de la peur, de la suspicion, de la colère et plus encore. Ce ne sont pas toujours de mauvaises émotions, à condition que le ventromédial soit capable de faire l'une des tâches qui lui sont assignées, qui est de tenir l'amygdale en laisse courte. Travaillant avec le Département des services correctionnels du Wisconsin, Koenigs a eu accès à deux groupes de prisonniers volontaires dans un établissement à sécurité moyenne : l'un diagnostiqué comme psychopathe, l'autre non psychopathe.

Dans le premier des deux tests, Koenigs a scanné le cerveau des hommes avec un imageur à tenseur de diffusion, un type d'IRM qui détecte comment les molécules d'eau interagissent avec les tissus. Dans ce cas, il essayait de déterminer la solidité de la substance blanche - l'isolant gras - qui protège les circuits neuronaux reliant le ventromédian et l'amygdale. Dans un deuxième test, il a utilisé une IRMf pour étudier plus directement à quel point les deux régions communiquaient clairement. Dans les deux cas, le cerveau des psychopathes était en pire état que celui des non-psychopathes, avec une isolation de matière blanche moins robuste et les nerfs sous-jacents transmettant moins bien les signaux.

« Vous pouvez utiliser les résultats de cette étude comme indicateur de la connectivité entre ces deux structures », déclare Koenigs. « L'impitoyable et la violence observées chez les psychopathes peuvent être attribuables aux régions qui ne communiquent pas efficacement. »

D'autres études plaident de la même manière pour les racines mécanistes du crime. Les enzymes connues sous le nom de monoamine oxydases (MAO) sont essentielles pour contrôler le comportement humain, décomposer les neurotransmetteurs tels que la sérotonine et la dopamine et garantir que le cerveau reste en équilibre chimique. Il a été démontré que les bébés nés avec un défaut dans un gène lié à la MAO – connu familièrement sous le nom de gène guerrier – courent un risque neuf fois plus élevé de présenter un comportement antisocial plus tard dans la vie. Adrian Raine, professeur de criminologie à l'Université de Pennsylvanie, a découvert que les nourrissons de moins de 6 mois qui ont une structure cérébrale connue sous le nom de cavum septum pellucidum - un petit espace dans une région avant entre les hémisphères gauche et droit - sont également plus susceptibles de développer des troubles du comportement et faire face à un risque plus élevé d'arrestation et de condamnation à l'âge adulte également.

Tout cela plaide en faveur d'un rôle neurologique dans de nombreux crimes violents, difficile à nier, mais tout cela soulève également une question puissante : et alors ? D'une part, les anomalies cérébrales ne sont qu'une partie du puzzle criminel. Un gène MAO pourri peut en effet jouer un rôle dans la criminalité plus tard dans la vie, mais dans la plupart des cas, ce n'est que lorsque les enfants ont également été exposés à des abus ou à un autre type de traumatisme infantile. Un enfant avec des antécédents stables et une mauvaise génétique peut très bien gérer ses impulsions guerrières. Koenigs a peut-être trouvé des problèmes de diaphonie entre le ventromédian et les amygdales des psychopathes, mais il reconnaît également qu'il n'a pas examiné le cerveau des hommes jusqu'à ce qu'ils aient, en moyenne, 30 ans, et beaucoup pourraient ont continué pendant ce temps. "Ils ont eu une vie de mauvaise socialisation, de drogue, d'alcool, ils ont fait sonner leur cloche", dit-il. “Vous ne savez pas ce qui cause quoi.”

Même le cas de l'instituteur pédophile, dont la pathologie s'éteint et s'éteint proprement en fonction de la présence de sa tumeur, est moins clair qu'il n'y paraît. "Il n'a touché sa belle-fille que lorsque sa femme n'était pas là, et sa femme et ses collègues n'avaient remarqué aucun problème", a déclaré Morse. “De toute évidence, il avait un certain contrôle ou une certaine capacité rationnelle. Vous ne pouvez pas dire que juste parce que la tumeur l'a poussé à avoir des désirs pédophiles, il n'en était pas responsable.

C'est la zone dans laquelle la science et la loi entrent toujours en collision - la question de la causalité qui ne peut pas simplement être analysée par scanner cérébral ou échantillonnée de tissus ou testée longitudinalement. Des gens comme Morse croient qu'une fois que nous attribuions tous les crimes au laxisme moral ou au simple mal, nous avons maintenant surcorrigé, cherchant trop souvent à excuser médicalement le comportement criminel. « Je l'appelle l'erreur psychologique fondamentale », dit-il. « La conviction que si vous découvrez une cause, vous avez atténué ou excusé la responsabilité. Si vous avez un braqueur de banque qui peut prouver qu'il commet des crimes uniquement lorsqu'il est dans un état hypomaniaque, cela ne signifie pas qu'il mérite une excuse ou une atténuation.

Koenigs adopte un point de vue plus indulgent : « J'ai fait partie d'un projet du ministère de la Justice pour aider à informer les juges sur la façon d'évaluer la culpabilité », dit-il. « Le système juridique procède actuellement dans le mauvais sens, en se fondant sur le fait que les criminels distinguent le bien du mal. Peut-être qu'ils le font, mais le genre de choses qui donneraient alors une pause à la plupart des gens ne s'enregistrent pas sur certaines d'entre elles.

Là où les deux camps s'accordent, c'est sur la nécessité de protéger la société des prédations de personnes dont le cerveau déchaîné - quelle qu'en soit la cause - entraîne tant de morts et de souffrances. Ici la théorie juridique cède un peu plus facilement à la science dure. Analyser chaque ACC de détenu avant de prendre des décisions de libération conditionnelle soulèvera sûrement des problèmes de confidentialité, mais si la science peut être prouvée et perfectionnée, n'y a-t-il pas de bonnes raisons de l'essayer - surtout si, comme le suggère Kiehl, cela pourrait conduire à des effets thérapeutiques et stratégies de réhabilitation ? Les bébés prélevés sur des parents violents pourraient également être scannés dans le cadre d'un examen médical de routine, juste au cas où une lacune révélatrice dans les hémisphères cérébraux pourrait exacerber le traumatisme qu'ils ont déjà subi, rendant l'intervention thérapeutique d'autant plus importante.

Le mal est bien trop complexe et bien trop ancré dans notre nature pour que nous puissions penser que nous pouvons toujours le juger équitablement. Mais mieux nous pourrons comprendre les cerveaux qui abritent une telle laideur, plus efficacement nous pourrons la contenir, la contrôler et la punir. De temps en temps, avec l'aide de la science, nous pourrons peut-être même l'étouffer complètement.


Imagerie par résonance magnétique (IRM)

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technologie d'imagerie non invasive qui produit des images anatomiques détaillées en trois dimensions. Il est souvent utilisé pour la détection des maladies, le diagnostic et la surveillance du traitement. Il est basé sur une technologie sophistiquée qui excite et détecte le changement de direction de l'axe de rotation des protons présents dans l'eau qui compose les tissus vivants.

Les IRM utilisent des aimants puissants qui produisent un champ magnétique puissant qui force les protons du corps à s'aligner sur ce champ. Lorsqu'un courant radiofréquence est ensuite pulsé à travers le patient, les protons sont stimulés et tournent hors de l'équilibre, s'opposant à l'attraction du champ magnétique. Lorsque le champ radiofréquence est désactivé, les capteurs IRM sont capables de détecter l'énergie libérée lorsque les protons se réalignent avec le champ magnétique. Le temps nécessaire aux protons pour se réaligner avec le champ magnétique, ainsi que la quantité d'énergie libérée, varient en fonction de l'environnement et de la nature chimique des molécules. Les médecins sont capables de faire la différence entre divers types de tissus en fonction de ces propriétés magnétiques.

Comment fonctionnent les rayons X ?

Pour obtenir une image IRM, un patient est placé à l'intérieur d'un grand aimant et doit rester très immobile pendant le processus d'imagerie afin de ne pas brouiller l'image. Des agents de contraste (contenant souvent l'élément Gadolinium) peuvent être administrés à un patient par voie intraveineuse avant ou pendant l'IRM pour augmenter la vitesse à laquelle les protons se réalignent avec le champ magnétique. Plus les protons se réalignent rapidement, plus l'image est lumineuse.

Les scanners IRM sont particulièrement bien adaptés pour imager les parties non osseuses ou les tissus mous du corps. Ils diffèrent de la tomodensitométrie (TDM) en ce qu'ils n'utilisent pas les rayonnements ionisants nocifs des rayons X. Le cerveau, la moelle épinière et les nerfs, ainsi que les muscles, les ligaments et les tendons sont vus beaucoup plus clairement avec l'IRM qu'avec les radiographies et la tomodensitométrie régulières, c'est pourquoi l'IRM est souvent utilisée pour imager les blessures au genou et à l'épaule.

Dans le cerveau, l'IRM peut différencier la matière blanche de la matière grise et peut également être utilisée pour diagnostiquer des anévrismes et des tumeurs. Étant donné que l'IRM n'utilise pas de rayons X ou d'autres rayonnements, c'est la modalité d'imagerie de choix lorsqu'une imagerie fréquente est requise pour le diagnostic ou le traitement, en particulier dans le cerveau. Cependant, l'IRM est plus chère que la radiographie ou la tomodensitométrie.

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est un type d'IRM spécialisée. Elle est utilisée pour observer les structures cérébrales et déterminer quelles zones du cerveau « s'activent » (consomment plus d'oxygène) au cours de diverses tâches cognitives. Il est utilisé pour faire progresser la compréhension de l'organisation du cerveau et offre une nouvelle norme potentielle pour évaluer l'état neurologique et le risque neurochirurgical.

Bien que l'IRM n'émet pas le rayonnement ionisant que l'on trouve dans les rayons X et l'imagerie par tomodensitométrie, elle utilise un champ magnétique puissant. Le champ magnétique s'étend au-delà de la machine et exerce des forces très puissantes sur des objets en fer, certains aciers et d'autres objets magnétisables, il est suffisamment puissant pour projeter un fauteuil roulant à travers la pièce. Les patients doivent informer leur médecin de toute forme de traitement médical ou d'implant avant une IRM.

Lors d'une IRM, les éléments suivants doivent être pris en considération :

  • Les personnes porteuses d'implants, en particulier celles contenant du fer, — les stimulateurs cardiaques, les stimulateurs du nerf vague, les défibrillateurs automatiques implantables, les enregistreurs de boucle, les pompes à insuline, les implants cochléaires, les stimulateurs cérébraux profonds et les capsules d'endoscopie par capsule ne doivent pas entrer dans un appareil d'IRM.
  • Bruit— les bruits forts communément appelés clics et bips, ainsi qu'une intensité sonore pouvant atteindre 120 décibels dans certains scanners IRM, peuvent nécessiter une protection auditive spéciale.
  • Stimulation nerveuse-une sensation de contraction résulte parfois des champs rapidement commutés dans l'IRM.
  • Agents de contraste— les patients atteints d'insuffisance rénale sévère nécessitant une dialyse peuvent risquer une maladie rare mais grave appelée fibrose systémique néphrogénique qui peut être liée à l'utilisation de certains agents contenant du gadolinium, tels que le gadodiamide et d'autres. Bien qu'un lien de causalité n'ait pas été établi, les directives actuelles aux États-Unis recommandent que les patients dialysés ne reçoivent des agents de gadolinium que lorsqu'ils sont essentiels, et que la dialyse doit être effectuée dès que possible après l'analyse pour éliminer rapidement l'agent du corps.
  • Grossesse- bien qu'aucun effet n'ait été démontré sur le fœtus, il est recommandé d'éviter les IRM par précaution, en particulier au cours du premier trimestre de la grossesse, lorsque les organes du fœtus se forment et que les agents de contraste, s'ils sont utilisés, pourraient pénétrer dans la circulation sanguine fœtale.

  • Claustrophobie— les personnes souffrant de claustrophobie, même légère, peuvent avoir du mal à tolérer de longs temps d'analyse à l'intérieur de la machine. La familiarisation avec la machine et le processus, ainsi que les techniques de visualisation, la sédation et l'anesthésie fournissent aux patients des mécanismes pour surmonter leur inconfort. Les mécanismes d'adaptation supplémentaires incluent écouter de la musique ou regarder une vidéo ou un film, fermer ou couvrir les yeux et maintenir un bouton de panique. L'IRM ouverte est une machine qui est ouverte sur les côtés plutôt qu'un tube fermé à une extrémité, de sorte qu'elle n'entoure pas complètement le patient. Il a été développé pour répondre aux besoins des patients qui ne sont pas à l'aise avec le tunnel étroit et les bruits de l'IRM traditionnelle et pour les patients dont la taille ou le poids rendent l'IRM traditionnelle peu pratique. La nouvelle technologie d'IRM ouverte fournit des images de haute qualité pour de nombreux types d'examens, mais pas pour tous.

Remplacer les biopsies par du son
Les maladies chroniques du foie et la cirrhose touchent plus de 5,5 millions de personnes aux États-Unis. Des chercheurs financés par NIBIB ont mis au point une méthode pour transformer les ondes sonores en images du foie, qui offre une nouvelle approche non invasive et sans douleur pour trouver des tumeurs ou des tissus endommagés par une maladie du foie. L'appareil d'élastographie par résonance magnétique (MRE) est placé sur le foie du patient avant qu'il n'entre dans l'appareil d'IRM. Il émet ensuite des ondes sonores dans le foie, que l'IRM est capable de détecter et d'utiliser pour déterminer la densité et la santé du tissu hépatique. Cette technique est plus sûre et plus confortable pour le patient tout en étant moins coûteuse qu'une biopsie traditionnelle. Étant donné que l'ERM est capable de reconnaître de très légères différences de densité tissulaire, il est possible qu'elle puisse également être utilisée pour détecter le cancer.

Nouvelle IRM juste pour les enfants
L'IRM est potentiellement l'une des meilleures modalités d'imagerie pour les enfants car contrairement à la tomodensitométrie, elle ne contient aucun rayonnement ionisant potentiellement nocif. Cependant, l'un des défis les plus difficiles auxquels les techniciens d'IRM sont confrontés est d'obtenir une image claire, en particulier lorsque le patient est un enfant ou souffre d'une maladie qui l'empêche de rester immobile pendant de longues périodes. En conséquence, de nombreux jeunes enfants nécessitent une anesthésie, ce qui augmente le risque pour la santé du patient. Le NIBIB finance des recherches qui tentent de développer une IRM corporelle pédiatrique robuste. En créant une bobine pédiatrique spécialement conçue pour les corps plus petits, l'image peut être rendue plus clairement et plus rapidement et exigera moins de compétences de l'opérateur IRM. Cela rendra les IRM moins chères, plus sûres et plus accessibles aux enfants. L'imagerie plus rapide et la compensation de mouvement pourraient également potentiellement bénéficier aux patients adultes.

Un autre chercheur financé par le NIBIB essaie de résoudre ce problème sous un angle différent. Il développe un système de correction de mouvement qui pourrait grandement améliorer la qualité de l'image pour les examens IRM. Les chercheurs développent un système de suivi optique qui serait capable de faire correspondre et d'adapter les impulsions IRM aux changements de pose du patient en temps réel. Cette amélioration pourrait réduire les coûts (car moins d'examens d'IRM répétés devront avoir lieu en raison de la mauvaise qualité) ainsi que faire de l'IRM une option viable pour de nombreux patients qui ne peuvent pas rester immobiles pour l'examen et réduire la quantité d'anesthésie utilisée pour l'IRM examens.

Déterminer l'agressivité d'une tumeur
L'IRM traditionnelle, contrairement à la TEP ou à la SPECT, ne peut pas mesurer les taux métaboliques. Cependant, des chercheurs financés par le NIBIB ont découvert un moyen d'injecter des composés spécialisés (carbone 13 hyperpolarisé) à des patients atteints d'un cancer de la prostate pour mesurer le taux métabolique d'une tumeur. Cette information peut fournir une image rapide et précise de l'agressivité de la tumeur. La surveillance de la progression de la maladie peut améliorer la prédiction du risque, ce qui est essentiel pour les patients atteints de cancer de la prostate qui adoptent souvent une approche d'attente et de surveillance.


Glycémie et performances mentales

Malgré cette régulation sophistiquée, des baisses à court terme de la disponibilité du glucose se produisent dans certaines zones du cerveau. Ceux-ci peuvent altérer diverses fonctions cognitives telles que l'attention, la mémoire et l'apprentissage. 4

Des études sur le glucose ont démontré comment l'administration de ce sucre peut améliorer le fonctionnement cognitif, en particulier la mémoire à court terme et l'attention. 4 La plupart de ces études donnent aux participants une quantité fixe de glucose sous forme de boisson. Une étude menée par Suumlnram-Lea et ses collègues a révélé qu'une boisson au glucose améliorait considérablement la mémoire verbale à long terme et la mémoire spatiale à long terme chez les jeunes adultes. L'effet était similaire, que la boisson ait été consommée après un jeûne d'une nuit, un jeûne de deux heures après le petit-déjeuner ou un jeûne de deux heures après le déjeuner. 5 De même, Riby et ses collègues ont découvert une mémoire améliorée par le glucose. 6

Les tâches mentales les plus exigeantes semblent mieux répondre au glucose que les tâches plus simples. Cela peut être dû au fait que l'absorption cérébrale de glucose augmente dans des conditions de stress léger, ce qui inclut des tâches mentales difficiles. 4

Étant donné que le cerveau est sensible aux baisses à court terme de la glycémie et semble répondre positivement aux augmentations de ces niveaux, il peut être bénéfique de maintenir une glycémie adéquate afin de maintenir la fonction cognitive. 4 Manger des repas réguliers peut aider à atteindre cet objectif. En particulier, des études chez les enfants et les adolescents ont montré que le petit-déjeuner peut aider à améliorer les performances mentales en augmentant la capacité des tâches liées à la mémoire et à l'attention. 7


Scanner un cerveau, lire dans les pensées ?

(CNN) -- Ce que nous écrivons en ligne peut être intercepté, filtré et rendu public, mais nous aimerions penser que les pensées et les images dans notre tête sont totalement privées.

Pour le meilleur ou pour le pire, la science peut changer cela. Au cours des dernières années, les chercheurs ont fait des progrès importants dans le décodage de nos pensées en fonction de l'activité cérébrale.

La façon dont cela fonctionnerait en est encore aux tout premiers stades de développement. Mais, compte tenu de ce que nous pouvons déjà faire, ce n'est pas un grand pas d'imaginer qu'un jour nous pourrions lire les mots des courants de pensée internes des gens, a déclaré Jack Gallant, un éminent neuroscientifique de l'Université de Californie à Berkeley.

"Je pense que décoder la petite personne dans votre cerveau – nous pourrions le faire aujourd'hui si nous disposions d'une méthode suffisamment bonne pour mesurer votre activité cérébrale", a déclaré Gallant.

Gallant prédit que dans 50 ans, la lecture de pensée sera monnaie courante. Nous porterons des « chapeaux Google », envisage-t-il, qui décodent continuellement nos pensées. Une telle merveille pourrait transmettre et même traduire nos pensées en langues étrangères.

Mais le Dr Josef Parvizi, un neurologue de l'Université de Stanford qui étudie également la relation entre le cerveau et l'esprit, est beaucoup plus sceptique.

"Afin de vraiment lire les pensées avec des méthodes non invasives, nous avons un long chemin à parcourir", a-t-il déclaré. "Je pense qu'il est imprudent et tout simplement faux de donner au grand public l'impression que nous sommes sur le point de pouvoir lire dans les pensées."

Ce dont vous avez besoin pour lire la pensées

Il existe plusieurs limitations à la « lecture dans l'esprit » directement à partir du cerveau, a déclaré Gallant. Vous avez besoin de bons modèles mathématiques de la fonction cérébrale et du calcul à grande vitesse. Mais le plus grand défi en ce moment est de mesurer l'activité cérébrale.

Les scientifiques peuvent mesurer l'activité électrique avec l'EEG (électroencéphalographie) et les changements dans l'utilisation de l'oxygène dans le sang avec l'IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle). Mais ce sont des mesures vraiment grossières de ce qui se passe à l'intérieur du cerveau.

L'EEG est un signal bidimensionnel limité du cerveau. Et l'IRMf, c'est comme mesurer la consommation totale d'électricité dans votre bureau à des moments précis pour comprendre ce qui se passe au bureau de tout le monde, a déclaré Gallant. Cela ne vous dirait pas sur quoi travaille une personne en particulier, c'est juste une description globale approximative des changements.

"Les estimations les plus optimistes sont que vous pouvez récupérer un millionième des informations disponibles dans le cerveau à un moment donné", a déclaré Gallant. "C'est probablement plus petit que cela. Donc, là où nous en sommes aujourd'hui, nous ne mesurons qu'une pâle ombre de ce que vous pourriez potentiellement mesurer, si vous disposiez d'une meilleure technologie de mesure."

Pendant ce temps, le laboratoire de Parvizi explore le cerveau avec une technique complètement différente, en utilisant des électrodes implantées dans le cerveau de patients atteints d'épilepsie sévère pour effectuer des enregistrements neuronaux directs à la surface du cerveau.

Son groupe veut connaître les fonctions spécifiques des différentes zones du cerveau. Ainsi, lorsque les chirurgiens découpent des parties responsables des crises, ils savent ce qu'il faut éviter. Cette méthode, cependant, n'a jusqu'à présent pas extrait le contenu réel des pensées et des souvenirs, et peut ne pas être généralisable aux patients non épileptiques.

Ce que nous pouvons faire maintenant

Malgré ces limites de la mesure de l'activité cérébrale, les scientifiques ont déjà pu obtenir des résultats remarquables.

Par exemple, en utilisant des scans IRMf, les scientifiques peuvent reconstruire un visage qu'une personne regarde, comme le rapporte une étude de mars 2014 dans la revue Neuroimage. L'étude a été dirigée par Alan Cowen, alors étudiant de premier cycle à l'Université de Yale, qui étudie maintenant avec Gallant dans ses études supérieures.

Les chercheurs ont analysé comment les sujets réagissaient à 300 visages tout en recevant des scans IRMf, créant une "bibliothèque" statistique de la façon dont le cerveau réagit aux images faciales. Ils ont ensuite utilisé un algorithme informatique pour générer une description mathématique des visages basée sur les modèles d'activité cérébrale.

Ensuite, les chercheurs ont de nouveau scanné les six participants pendant qu'ils voyaient une nouvelle série de visages. En comparant les données d'IRMf des 300 visages aux nouvelles analyses, les scientifiques ont pu dessiner numériquement le deuxième ensemble de visages que les participants ont vu en fonction de l'activité cérébrale.

Les visages reconstruits par ordinateur n'étaient pas exacts, mais les gens ont pu les identifier, et les chercheurs ont pu comparer suffisamment les informations de pixels entre les reconstructions et les originaux par ordinateur, en les faisant correspondre avec précision entre 60% et 70% du temps.

Marvin Chun, professeur de psychologie à Yale et co-auteur de l'étude, a déclaré qu'elle pourrait avoir des applications pour étudier les troubles où la perception des visages est altérée, tels que la prosopagnosie et l'autisme.

"Nous sommes très enthousiastes à ce sujet, car toute capacité croissante à lire l'activité du cerveau et à la mapper sur quelque chose d'utile comme les visages aura une utilisation scientifique très large", a déclaré Chun.

Nous pourrons peut-être bientôt télécharger des souvenirs Fauteuil roulant conduit par des pensées

Cette recherche a été inspirée par des études que le groupe de Gallant avait menées sur la détermination des photographies que les gens voyaient sur la base des scans IRMf. Gallant et ses collègues l'ont également démontré avec des vidéos, leur étude de 2011 dans Current Biology a utilisé l'IRMf et des modèles informatiques pour reconstruire des clips vidéo que les gens ont visionnés.

Même les rêves peuvent être connaissables. Des scientifiques dirigés par Tomoyasu Horikawa des ATR Computational Neuroscience Laboratories, Kyoto, ont publié l'année dernière un rapport dans la revue Science suggérant qu'il est possible de décoder les rêves en fonction de l'activité cérébrale chez des sujets endormis, bien qu'il s'agisse également d'une recherche à un stade précoce.

De tels exploits ont une certaine qualité magique. Mais ils impliquent toujours de grandes machines encombrantes qui ne peuvent capturer qu'une petite partie de notre expérience consciente.

Les scientifiques étudient également comment deux cerveaux peuvent communiquer entre eux. Un groupe de l'Université de Washington a démontré l'année dernière qu'en envoyant des signaux cérébraux sur Internet, un scientifique pouvait contrôler le mouvement de la main d'un autre scientifique. Mais le destinataire du signal ne l'interprétait pas activement. Une véritable communication cérébrale bidirectionnelle a été réalisée chez la souris, pas encore chez l'homme.

Ni Gallant ni Parvizi ne s'intéressent principalement au décodage des pensées. Leurs objectifs fondamentaux consistent à comprendre comment le cerveau fait ce qu'il fait.

Néanmoins, leurs recherches ont suscité beaucoup d'intérêt, ainsi qu'un battage médiatique sur la lecture de l'esprit qui concerne Parvizi.

"Je ne pense pas que cela serve bien la science, et je ne pense pas que cela fasse comprendre au grand public à quel point il est difficile de vraiment comprendre le fonctionnement du cerveau humain", a déclaré Parvizi.

Au-delà de la nouveauté de "penser" un e-mail, il existe d'autres applications importantes à cet axe de recherche. Des fauteuils roulants dirigés par la pensée, des membres artificiels et d'autres dispositifs d'assistance seraient un énorme avantage pour les personnes atteintes de paralysie et d'autres handicaps. Les scientifiques font des progrès dans ce domaine dans de petites études.

Le groupe de Gallant travaille sur la modélisation de la façon dont le cerveau réagit au langage et représente le langage dans votre esprit.

Chun travaille sur l'étude de l'attention, en regardant ce qui se passe lorsque l'esprit des gens s'éloigne de la « zone » de l'expérience.

Ensuite, il y a le problème de la mémoire, sur lequel travaille Parvizi : comment votre cerveau récupère les souvenirs du passé.

"We can accurately decode that the patient is retrieving memories but we cannot decipher the memory content," he said.

The issue of mind reading brings up important ethical and public policy questions about privacy. Who can have access to your thoughts, and can you choose to keep certain things to yourself, or will even your strangest dreams be readily accessible? How will we control the use of mind-reading devices?

The actual technology may be far off, but Gallant insisted, "We need to start thinking about this now."


Discussion and Conclusions

While a number of ATP imaging technologies are available, there are still gaps in our ability to fully probe ATP metabolism and signaling. Quantitative imaging could be improved by engineering sensors with 1) a variety of ATP affinity ranges, 2) faster ATP binding and response kinetics, 3) higher brightness and contrast ratios, 4) selectivity for ATP hydrolysis products, and 5) spectral color variation. The engineering of sensors with different affinity ranges is important because ATP concentrations vary widely: from nanomolar extracellular levels in some tissues, to millimolar concentrations in cytosolic pools. Likewise, developing sensors that have faster kinetics will be helpful for capturing ATP concentration changes that possibly occur on the millisecond timescale, such as during the initial phases of vesicular ATP release. Improving the brightness of fluorescent sensors and the contrast ratio between unbound and ATP-bound states will improve signal-to-noise ratios and quantitation, and even spatial and temporal resolution in practice. Engineering sensors with selectivity for ATP hydrolysis products will expand the toolbox to include ADP, AMP, and adenosine as measurable analytes. Similarly, those sensors that offer spectral color variation will enable simultaneous imaging of multiple sensors, providing a means to directly correlate ATP with, for example, Ca 2+ signaling and kinase activities. Finally, engineering spectral variants with luminescence and fluorescence in the far-red and infrared spectral ranges will ultimately enable, in live animals, ATP imaging with specificity and subcellular resolution in timescales from subseconds to lifetime.

With current technologies and these future improvements, there is great potential to study ATP with a systems biology perspective of energy metabolism and purinergic signaling. Continued use of these methods to image activity-dependent bioenergetics will improve our understanding of the mechanisms of neurotransmission (Tantama et al., 2013 Rangaraju et al., 2014). Bioenergetic deficits have been linked to a number of aging-related neurodegenerative diseases such as Huntington’s and Parkinson’s diseases, and imaging approaches will aid the study of neurodegenerative mechanisms (Surmeier et al., 2012 Zala et al., 2013 Rangaraju et al., 2014). Across cell types, these technologies can probe metabolic and mitochondrial function at the single-cell level. This is becoming important for understanding diseases such as cancer, in which links to metabolism are increasingly being found (Mayers and Vander Heiden, 2015). In both healthy and disease-state biology, live-cell imaging is becoming an integral approach, and our growing ability to quantitatively visualize ATP dynamics will allow us to link phenomenology and mechanism.

MT acknowledges support from the Showalter Foundation, the Purdue Research Foundation, and National Institutes of Health grants no. NS092010 and no. EY026425.


What is the Glasgow Coma Scale?

Most medical staff know what the Glasgow Coma Scale is and have been specifically trained to use it. Even though non-medical staff might find this scale helpful on the scene of an accident, it is much more important that they work according to the ABC of emergency care – Airway, Breathing, and Circulation.

Named after the university in which it was developed by neurosurgeons Graham Teasdale and Bryan Jennett, the Glasgow Coma Scale (GCS) was first published in Les Lancette in 1974. Only in the 1980s, when recommended in the first edition of Advanced Trauma and Life Support, did its use become common.

The scale is still used today even though there are various modern Glasgow Coma Scale alternatives, the GCS is one of the quickest methods of determining brain function.

The initial version scored on fourteen different points this was later increased to fifteen with the separation of extension and flexion within motor (movement) responses. In modern emergency, intensive care, and surgical settings the GCS is usually part of a wider group of scales such as the Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE) II score, the Revised Trauma Score, the Trauma and Injury Severity Score (TRISS), and the Circulation, Respiration, Abdomen, Motor, Speech (CRAMS) scale.

The Glasgow Coma Scale score indicates levels of arousal and awareness one does not naturally mean that the other is present.

Eye movement is an indication of arousal – by speaking to an individual who has their eyes closed, the eyes will usually open. Even so, a brain vegetative state does not mean that someone always has their eyes closed. People in a coma state can open their eyes to auditory stimuli.

Awareness is the ability of a person to interact with their environment and with themselves. Lower verbal forms such as moaning can be made when in a vegetative state.

A Glasgow Coma Scale of 8 or less indicates a severe injury that has dramatically affected the person’s state of consciousness. Scores between 9 and 12 indicate a moderate injury but are also normal scores in a recovery ward. Minor injuries rarely score less than 13 on a Glasgow Coma Scale assessment.

Three assessments are made, and it is important to note that the best responses should be measured, not the worst. If, for example, a motor vehicle crash victim switches rapidly between incomprehensible and confused speech, scores should be given for confused speech.

Eye Opening Response

As already mentioned, coma patients can open their eyes this can affect the eye-opening response score given by the Glasgow Coma Scale. One study also reports that coma patients may close their eyes in response to pain rather than open them. However, as the GCS is now integrated into larger neurological function scores like APACHE II, its value as a medical scoring system is not affected.

Eye-opening responses score from a maximum of four to a minimum of one and are:

  1. Eyes open spontaneously
  2. Eyes open to verbal stimuli
  3. Eye open to pain
  4. No response

Verbal Response

Verbal responses may be the result of existing problems such as speech impediments, dementia, or an unrecognized foreign language GCS results can change dramatically as a caregiver learns more about the patient.

A verbal response usually requires a conversation. This is why you will hear paramedics on TV shows asking a patient if they know what day it is or what their name is. Scores of 5 and 4 mean that a form of conversation between two people is occurring. Inappropriate words and incomprehensible speech do not allow for proper conversation.

  1. Oriented speech
  2. Confused conversation
  3. Inappropriate words
  4. Incomprehensible speech
  5. No response

Motor Response

Getting the top score of motor response may be affected by something as simple as a language barrier – a common problem for medical staff at international airports and tourist attractions. Asking someone who does not understand English to “stick out your tongue” will rarely get the required response.

To determine flexor or extensor posturing, medical staff usually use pressure on the nail bed as a pain stimulus.

  1. Obeys commands for movement
  2. Purposely moves in response to a painful stimulus
  3. Withdraws to pain
  4. Decorticate posturing (flexion) in response to pain
  5. Decerebrate posturing (extension) in response to pain
  6. No response

Decorticate posturing (above) relates to a stiff posture with bent arms, clenched fists, and straight legs. The arms are bent towards the body.

Decerebrate posturing (below) relates to a similarly stiff posture but with both arms and legs stretched, pointed (down) toes, and arched head and neck.


Beyond the PFC

The PFC is not, however, the only area where damage may increase propensity toward behaviours deemed criminal or anti-social. It has long been known that ablation of the monkey temporal lobe, including the amygdala, results in blunted emotional responses [13] (Figure 1C). In humans, brain-imaging and lesion studies have suggested a role of the amygdala in theory of mind, aggression [14], and the ability to register fear and sadness in faces [15]. According to the violence inhibition model, both sad and fearful facial cues act as important inhibitors if we are violent towards others. In support of this model, recent investigations have shown that individuals with a history of aggressive behaviour have poorer recognition of facial expressions [16], which might be due to amygdala dysfunction [17]. Others have recently demonstrated how the low expression of X-linked monoamine oxidase A (MAOA)—which is an important enzyme in the catabolism of monoamines, most notably serotonin (5-HT), and has been associated with an increased propensity towards reactive violence in abused children [18]—is associated with volume changes and hyperactivity in the amygdala [19].

(A) Medial and lateral view of the PFC.

(B) View of the ventral surface of the PFC and temporal poles.

(C) Coronal slice illustrating the amygdalar and insular cortex.

ACC, anterior cingulate cortex dlPFC, dorsolateral PFC MFd, medial PFC oMFC, orbitomedial PFC TP, temporal pole vlPFC, ventrolateral PFC vmPFC, ventromedial PFC.

The amygdala has been a major focus of attempts to understand the poor empathy and fear responses observed in psychopathic criminals. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI), Birbaumer and coworkers [20] presented individuals with a paradigm in which the appearance of a face on a screen was followed by a painful shock in one condition but not in a second condition. Analysis showed normal volunteers to have increased activity in the amygdala (see Figure 1) in response to faces associated with shock, whereas psychopathic individuals showed no significant change in activity in this region. In addition, psychopaths also failed to show normal increases in skin conductance responses. Importantly, Birbaumer et al.'s findings are supported by studies showing that the limbic structures (i.e., amygdala and hippocampus) are functionally abnormal in psychopathic criminals during emotional memory [21] and by studies showing how activity in the amygdala decreases with increased scores on the Psychopathy Personality Inventory [12,22]. A prevailing hypothesis is that in psychopathic criminals the prefrontal–amygdala connections are disrupted, leading to deficits in contextual fear conditioning [23], regret [24], guilt [25], and affect regulation [26].


How is Adenosine Triphosphate Used?

As the energetic currency of living organisms, ATP is used in many different ways, and for thousands of different purposes. Once an ATP molecule is created via ATP synthase, it will be moved to where it is needed through diffusion from an area of high concentration to low concentration. When adenosine triphosphate reaches the area where it is needed, energy can be released by breaking the bond between the second and third phosphate groups. When that final phosphate group is transferred to another molecule, often through a process called hydrolysis, the energy of that bond is released and can be used to power other essential processes in the cell. This leaves behind a adenosine diphosphate molecule, which can then move back towards an ATP synthase complex and start the process all over again.

As mentioned earlier, there are many different functions of ATP, because there are many different processes and pathways that demand energy in order for work to be performed. The three main types of work that involve ATP are chemical, mechanical and transport.

A common form of chemical work performed by ATP is the synthesis of macromolecules. Imagine that there is a substrate and an enzyme the enzymatic reaction may only be catalyzed through an influx of energy, which can be acquired when an ATP molecule is converted into an ADP molecule. The reaction occurs, resulting in a product from the substrate, in addition to the ADP molecule.

In terms of transport work, ATP is heavily relied on to help materials move through cellular membranes. For example, ATP is needed to power the proton pumps that push hydrogen molecules across the plasma membrane.

(Photo Credit: Mariana Ruiz/Wikimedia Commons)

Finally, when it comes to mechanical work, things like muscle contraction and the movement of key proteins along a cytoskeleton are only possible in the presence of ATP, which can be broken down to release energy, leaving ADP and an inorganic phosphate molecule behind.


Voir la vidéo: COURS DE BIOCHIMIE: LATP, présentation générale (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Mikar

    Merci pour le soutien, comment puis-je vous remercier?

  2. Jairo

    OUI, la bonne variante

  3. Radbyrne

    Je m'excuse, mais, à mon avis, vous n'avez pas raison. Je suis assuré. Je suggère d'en discuter. Écrivez-moi dans PM, nous communiquerons.

  4. Tegar

    Bravo, excellente idée

  5. Mamo

    Je confirme. Je me suis joint à tous ci-dessus. Discutons de cette question.



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