L’imagerie optique diffuse au CENIR

La spectroscopie optique proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS pour « functional near-infrared spectroscopy », ou « imagerie optique diffuse ») permet de cartographier au niveau du scalp les variations locales de concentration du sang oxygéné et désoxygéné, qui reflètent de façon indirecte l’activation des neurones (c’est le couplage neuro-vasculaire). Utilisant la lumière proche infrarouge, donc des photons de faible énergie, la fNIRS permet la répétition d’expériences avec une totale innocuité. C’est une modalité d’imagerie cérébrale simple à utiliser, peu onéreuse, non invasive et portable au chevet du patient.

Grâce au financement de France Life Imaging, le Centre de Neuro-Imagerie de Recherche (CENIR, ICM) à l’hôpital de la Pitié-Salpêtrière à Paris dispose d’un système comportant 16 sources et 16 détecteurs (NIRScout™, NIRx Medical Technologies, LLC), organisés par paires d’optodes source-détecteur, reliées à des fibres optiques. Ces optodes, posées sur le scalp, peuvent être couplées avec les électrodes d’un système d’EEG. Les sources (diodes électroluminescentes) émettent de la lumière à deux longueurs d’onde différentes (760 nm et 850 nm) dans le proche infrarouge. Les détecteurs recueillent la lumière qui s’est propagée dans le cerveau sans avoir été absorbée par les tissus biologiques. L’amplitude du signal recueilli est fonction de la concentration en oxyhémoglobine et en désoxy-hémoglobine le long du chemin parcouru par la lumière dans le cortex.

La technique fNIRS permet d’acquérir des signaux à haute fréquence (100 Hz), avec une résolution spatiale de 5 mm à 1-2 cm. Du fait de la forte absorption de la lumière dans les tissus biologiques, on ne peut cependant imager que la surface du cortex, les parties profondes du cerveau demeurant inaccessibles.

La fNIRS est complémentaire de l’EEG et de la MEG. Les zones cérébrales activées, localisées sur le scalp, peuvent être comparées à celles obtenues en EEG (enregistré simultanément), permettant l’étude du lien entre activité électromagnétique et signal hémodynamique, et la caractérisation de réseaux cérébraux au moyen de mesures de connectivité similaires à celles employées en IRMf et EEG/MEG.