Évaluation de la mémoire de Évaluation de la mémoire de travail spatiale chez les enfants travail spatiale chez les enfants

et les adultes atteints de et les adultes atteints de l’ETCAF : une étude l’ETCAF : une étude

d’imagerie par résonance d’imagerie par résonance magnétique fonctionnellemagnétique fonctionnelle

Krisztina Malisza, Ph.D.Krisztina Malisza, Ph.D.Institut du biodiagnostic Institut du biodiagnostic

Conseil national de recherches du CanadaConseil national de recherches du Canada

IRMfIRMfQu’essayons-nous de faire?Qu’essayons-nous de faire?

Activité neurale en réaction à une tâche

OùDétection

CombienQuantifier

Que mesurons-nous avec Que mesurons-nous avec l’IRMf?l’IRMf?

Activitécérébrale

Métabolisme

Débit sanguin

O2

O2

dHb

dHb

T2*

T2*

Signal de RM

Signal de RM

La désoxyhémoglobine provoque une fluctuation dans le champ magnétique local sur une macro-échelle

Acquisition de données par l’IRMfAcquisition de données par l’IRMffonction de réponse hémodynamiquefonction de réponse hémodynamique

-20

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15

Time (sec)

Conception du bloc d’acquisition de données par Conception du bloc d’acquisition de données par l’IRMfl’IRMf

-20

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15

Time (sec)-50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 20 40 60 80 100

Time (sec)

=

050

100150200250300350400450500

0 20 40 60 80 100

Time (sec)

Objectifs :Objectifs :• Déterminer la fonction cérébrale chez les Déterminer la fonction cérébrale chez les

enfants ou adultes atteints de l’ETCAF dans les enfants ou adultes atteints de l’ETCAF dans les domaines de l’attention, de la mémoire spatiale domaines de l’attention, de la mémoire spatiale et de la mémoire de travailet de la mémoire de travail

• Mettre au point des techniques à base d’IRM Mettre au point des techniques à base d’IRM pour aider à diagnostiquer l’ETCAFpour aider à diagnostiquer l’ETCAF

• Déterminer s’il y a des régions de l’activité Déterminer s’il y a des régions de l’activité IRMf chez les sujets atteints de l’ETCAF par IRMf chez les sujets atteints de l’ETCAF par rapport aux sujets témoins à l’aide d’un test de rapport aux sujets témoins à l’aide d’un test de mémorisation immédiatemémorisation immédiate

Conçus pour mettre en corrélation les tâches IRMfConçus pour mettre en corrélation les tâches IRMf Évaluer la fonction de mémoire de travail et l’attention.Évaluer la fonction de mémoire de travail et l’attention.

– Test de désignation auto-ordonné (mémoire de Test de désignation auto-ordonné (mémoire de travail visuelle et mémoire stratégique)travail visuelle et mémoire stratégique)

– Tâche de tri de cartes de Wisconsin (capacité de Tâche de tri de cartes de Wisconsin (capacité de planification, souplesse cognitive, mémoire de planification, souplesse cognitive, mémoire de travail, inhibition de la réaction, formation de travail, inhibition de la réaction, formation de concept et raisonnement)concept et raisonnement)

– Test de performance continue (attention)Test de performance continue (attention)

Tests psychologiquesTests psychologiques

Tests psychologiquesTests psychologiques

TDAO :TDAO :-différences importantes entre les enfants et les différences importantes entre les enfants et les adultes (p < 0,05)adultes (p < 0,05)-erreurs plus grandes dans le groupe ETCAF que erreurs plus grandes dans le groupe ETCAF que dans le groupe témoin globalementdans le groupe témoin globalement

-Écarts types : (p < 0,05)Écarts types : (p < 0,05)-ETCAF = 17,8 ± 8,6ETCAF = 17,8 ± 8,6-Témoin = 13,1± 8,6Témoin = 13,1± 8,6

TTCW :TTCW :-Aucune différence statistiquement significative chez Aucune différence statistiquement significative chez les enfantsles enfants- tendance pour des différences entre les groupes tendance pour des différences entre les groupes favorisant les témoins chez les adultes (p < 0,1)favorisant les témoins chez les adultes (p < 0,1)

TPC :TPC :

• Principal effet de l’âge : Les enfants ont moins bien Principal effet de l’âge : Les enfants ont moins bien performé que les adultes pour les quatre indices (nperformé que les adultes pour les quatre indices (nbrebre de de bonnes réponses, bonne latence de réponse, probabilité bonnes réponses, bonne latence de réponse, probabilité d’une réponse correcte positive) (critère Lambda de Wilkes)d’une réponse correcte positive) (critère Lambda de Wilkes)

• Effet principal sur le groupe : Le groupe atteint de Effet principal sur le groupe : Le groupe atteint de l’ETCAF a présenté une performance semblable à celle du l’ETCAF a présenté une performance semblable à celle du groupe témoin à l’égard de toutes les mesures sur les groupe témoin à l’égard de toutes les mesures sur les latences moyennes de bonne réponselatences moyennes de bonne réponse

Beaucoup plus long que les témoins p <0,01Beaucoup plus long que les témoins p <0,01 Indique que les différences entre les groupes à Indique que les différences entre les groupes à l’égard des autres mesures n’étaient probablement l’égard des autres mesures n’étaient probablement pas attribuables aux différences entre les groupes pas attribuables aux différences entre les groupes dans la capacité de continuer à faire la tâche.010dans la capacité de continuer à faire la tâche.010

Tâche N-backTâche N-back(n=0) Simple (2 1 4 3)(n=0) Simple (2 1 4 3)

(n=1) une-arrière (NR 2 1 4)(n=1) une-arrière (NR 2 1 4)

(n=2) deux-arrière (NR NR 2 1)(n=2) deux-arrière (NR NR 2 1)

(n=1) Trou (NR 2 NR 4)(n=1) Trou (NR 2 NR 4)

Tâche N-backTâche N-back

• 4 tâches IRMf :4 tâches IRMf :

Saccade oculaireSaccade oculaire Mouvement des doigtsMouvement des doigts Mémoire de travail (spatiale, objet)Mémoire de travail (spatiale, objet) Apprentissage procéduralApprentissage procédural AttentionAttention

Lobes du cortex cérébralLobes du cortex cérébral

Dans : Psychology, Canadian Edition. Ed. C. Wade, C. Tavris, D. Saucier, L. Elias, 2004, Prentice Hall, Toronto

• Cortex frontal Cortex frontal (CPFDL)(CPFDL) mémoire de mémoire de

travail travail

• Corps calleux Corps calleux antérieurantérieur attention, choix attention, choix

de réponse de réponse

• Lobe pariétal Lobe pariétal discrimination, discrimination,

mémoire, mémoire, perception perception spatialespatiale

MéthodesMéthodesSujets :Sujets :

Enfants (7 à 12 ans); adultes (18 à 33 ans)Enfants (7 à 12 ans); adultes (18 à 33 ans)

Enfant ETCAF n=14 Enfant ETCAF n=14 Enfant témoin n=15Enfant témoin n=15

• 5 TNDLA, 6 SAFp, 3 SAF5 TNDLA, 6 SAFp, 3 SAF

Adulte ETCAF n=10 Adulte ETCAF n=10 Adulte témoin n=10Adulte témoin n=10

• 6 TNDLA, 1 SAFp, 3 SAF6 TNDLA, 1 SAFp, 3 SAF

IRMfIRMf

Système IRM Signa LX 1.5T de GESystème IRM Signa LX 1.5T de GE

• Imagerie par résonance magnétique écho-Imagerie par résonance magnétique écho-planaire en écho de gradient planaire en écho de gradient

• alternance de 3 états d’activité avec 4 états de alternance de 3 états d’activité avec 4 états de repos (NR=56)repos (NR=56)

Analyse des Analyse des donnéesdonnées

50 % de bonnes réponses aux tâches IRMf50 % de bonnes réponses aux tâches IRMf

Enfants (ETCAF:témoin):Enfants (ETCAF:témoin): Trou : 9:14Trou : 9:141-arrière : 7:131-arrière : 7:13

Adultes (ETCAF:témoin): Adultes (ETCAF:témoin): Trou : 10:10Trou : 10:101-arrière : 6:91-arrière : 6:9

SPM 99 (programme informatique)SPM 99 (programme informatique)

Images corrigées pour le mouvement, Images corrigées pour le mouvement, normalisées en fonction d’un gabarit normalisées en fonction d’un gabarit d’adulte ou d’enfant puis lisséesd’adulte ou d’enfant puis lissées

Activations individuelles dans les tâches Activations individuelles dans les tâches plus difficiles (n=1) soustraites de la tâche plus difficiles (n=1) soustraites de la tâche simple (n=0)simple (n=0)

Activations affichées sur un gabarit T1Activations affichées sur un gabarit T1

Analyse des Analyse des donnéesdonnées

1. Conformité• Minimiser l’angoisse de façon à pouvoir

entrer dans le scanner• Rester pour tout l’examen et rester immobile

2. Mouvement3. Respiration4. Rythme cardiaque5. Niveau de performance des tâches6. Normalisation spatiale7. Caractérisation de la réponse hémodynamique dans

le développement8. Comprendre les troubles cognitifs et

comportementaux chez les enfants

Problèmes en Problèmes en IRM fonctionnelleIRM fonctionnelle pédiatrique pédiatrique

Barres blanches : témoins; barres noires : participants SAF

1A

0

20

40

60

80

100

Simple Blank One-back

Task

% C

orr

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1C

0

5

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30

35

Simple Blank One-back

Task

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on

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1B

0

100

200

300

400

500

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700

Simple Blank One-back

Task

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Simple Blank One-back

Task

% In

co

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Exécution des tâches IRMf par les enfants et les adultes ensemble Exécution des tâches IRMf par les enfants et les adultes ensemble

Enfants (fille de 11 ans) trou-simpleEnfants (fille de 11 ans) trou-simple

SAF

SAFp

Témoin

Enfants (fille de 11 ans) une-arrière-simpleEnfants (fille de 11 ans) une-arrière-simple

SAF

SAFp

Témoin

Adulte (femme) Adulte (femme) trou-simpletrou-simple

TNDLA26 ans

SAF25 ans

Témoin26 ans

Adulte (femme) une-arrière-simpleAdulte (femme) une-arrière-simple

TNDLA26 ans

SAF25 ans

Témoin26 ans

Test t pour un échantillon (p <0,01), activité de groupe Test t pour un échantillon (p <0,01), activité de groupe chez les enfantschez les enfants

a) Trou - Simple ETCAF (n=9)b) Trou – Témoin simple (n=8)c) Une-arrière - Simple ETCAF (n=7)d) Une-arrière – Témoin simple (n=8)

a) Trou - Simple ETCAF (n=10)b)Trou – Témoin simple (n=9)c) Une-arrière - Simple ETCAF (n=6)d) Une-arrière – Témoin simple (n=6)

Test t pour un échantillon (p <0,01), activité de groupe Test t pour un échantillon (p <0,01), activité de groupe chez les enfantschez les enfants

Conclusions de l’IRMfConclusions de l’IRMfAdultes et enfantsAdultes et enfants • Activations consistantes dans des régions du cerveau associées à la Activations consistantes dans des régions du cerveau associées à la

mémoire de travail (CPFDL bilatéral) et à l’attention (corps calleux) mémoire de travail (CPFDL bilatéral) et à l’attention (corps calleux) chez les participants atteints de l’ETCAF et les témoinschez les participants atteints de l’ETCAF et les témoins

• Tous les sujets :Tous les sujets :

- Activité accrue du cortex pariétal et frontal aux tranches - Activité accrue du cortex pariétal et frontal aux tranches supérieures avec augmentation de la difficulté des tâchessupérieures avec augmentation de la difficulté des tâches

• ETCAF :ETCAF :• Plus grandes activations dans le gyrus orbital et le gyrus Plus grandes activations dans le gyrus orbital et le gyrus

frontal inférieur-médian observées chez les enfants et les frontal inférieur-médian observées chez les enfants et les adultes atteints de l’ETCAF (en particulier Blank)adultes atteints de l’ETCAF (en particulier Blank)• Anomalies structurelles du cerveau (réduction dans la Anomalies structurelles du cerveau (réduction dans la

taille du cortex orbito-frontal) observées auparavant taille du cortex orbito-frontal) observées auparavant (Sowell, cortex cérébrale 2002; 12:856)(Sowell, cortex cérébrale 2002; 12:856)

EnfantsEnfants-tranches supérieures – tant les enfants atteints de l’ETCAF que les enfants -tranches supérieures – tant les enfants atteints de l’ETCAF que les enfants témoins révèlent une activité pariétale et frontale accrue avec une témoins révèlent une activité pariétale et frontale accrue avec une augmentation de la difficulté des tâchesaugmentation de la difficulté des tâches

ETCAF : ETCAF :

-plus grande activation du corps calleux et du cortex aux tranches du plus grande activation du corps calleux et du cortex aux tranches du cerveau inférieurcerveau inférieur

-moins d’activité dans le cortex frontal avec augmentation de la difficulté moins d’activité dans le cortex frontal avec augmentation de la difficulté des tâchesdes tâches

Enfants témoins :Enfants témoins :

- plus grande activation du corps calleux et du cortex frontal aux tranches - plus grande activation du corps calleux et du cortex frontal aux tranches du cerveau supérieur du cerveau supérieur

- Plus d’activité pariétale - Plus d’activité pariétale

- Activité fonctionnelle frontale accrue avec augmentation de la difficulté - Activité fonctionnelle frontale accrue avec augmentation de la difficulté des tâches (comparativement aux enfants atteints de l’ETCAF)des tâches (comparativement aux enfants atteints de l’ETCAF)

Conclusions de l’IRMfConclusions de l’IRMf

AdultesAdultesETCAF et témoin : ETCAF et témoin :

- tranches supérieures – activité frontale et pariétale accrue - tranches supérieures – activité frontale et pariétale accrue avec augmentation de la difficulté des tâchesavec augmentation de la difficulté des tâches

ETCAF :ETCAF :

- activation plus grande du corps calleux et du cortex aux - activation plus grande du corps calleux et du cortex aux tranches du cerveau inférieurtranches du cerveau inférieur

- activité plus grande du cortex frontal supérieur que chez les - activité plus grande du cortex frontal supérieur que chez les témoinstémoins

- activité globale moindre chez les adultes atteints de - activité globale moindre chez les adultes atteints de l’ETCAF comparativement aux témoinsl’ETCAF comparativement aux témoins

Conclusions de l’IRMfConclusions de l’IRMf

Images anatomiquesImages anatomiques• Aucune différence statistiquement significative observée :Aucune différence statistiquement significative observée :

• dans les temps de relaxation T1 ou T2dans les temps de relaxation T1 ou T2• images de contraste par magnétisationimages de contraste par magnétisation• volumes dans le corps calleux (normalisés par rapport volumes dans le corps calleux (normalisés par rapport au cerveau) – mais il y a des tendances.au cerveau) – mais il y a des tendances.

• Examiner l’emplacement et la forme du corps calleux Examiner l’emplacement et la forme du corps calleux dans le cerveau et entre les classifications de l’ETCAF chez dans le cerveau et entre les classifications de l’ETCAF chez les enfants et les adultes.les enfants et les adultes.

• Des études précédentes ont révélé des anomalies Des études précédentes ont révélé des anomalies dans ce secteur (Bookheimer et coll.)dans ce secteur (Bookheimer et coll.)

ConclusionsConclusions Les adultes et les enfants atteints de l’ETCAF présentent une Les adultes et les enfants atteints de l’ETCAF présentent une

exécution altérée par rapport aux contrôles d’âge et de sexe exécution altérée par rapport aux contrôles d’âge et de sexe correspondants à l’égard des tâches faisant appel à la fonction correspondants à l’égard des tâches faisant appel à la fonction exécutive, à une attention soutenue et à une mémoire de travail exécutive, à une attention soutenue et à une mémoire de travail visuellevisuelle

Importantes latences de réponse chez les sujets atteints de Importantes latences de réponse chez les sujets atteints de l’ETCAF par rapport aux témoins – mais les deux groupes sont l’ETCAF par rapport aux témoins – mais les deux groupes sont attentifs!!attentifs!!

Ce ne sont pas toutes les personnes exposées qui manifestent des Ce ne sont pas toutes les personnes exposées qui manifestent des déficitsdéficits

Il est important d’étudier le profil neuropsychologique et Il est important d’étudier le profil neuropsychologique et neuroanatomique unique des personnes atteintes de l’ETCAF pour neuroanatomique unique des personnes atteintes de l’ETCAF pour concevoir les outils d’évaluation et pour élaborer des programmes concevoir les outils d’évaluation et pour élaborer des programmes d’intervention et de soutien à l’intention des patients et de leur d’intervention et de soutien à l’intention des patients et de leur famillefamille

La confirmation des résultats par une étude complète et des La confirmation des résultats par une étude complète et des groupes comptant un plus grand nombre de sujets est nécessairegroupes comptant un plus grand nombre de sujets est nécessaire

Autres études et limites de l’étude piloteAutres études et limites de l’étude pilote

• Limites de l’étude pilote et autres études :Limites de l’étude pilote et autres études :• La taille de l’échantillon est trop petite pour des résultats La taille de l’échantillon est trop petite pour des résultats concluants fondés sur l’analyse des groupes. Une étude concluants fondés sur l’analyse des groupes. Une étude complète (plus grand nombre de sujets) est nécessaire.complète (plus grand nombre de sujets) est nécessaire.• Étude actuelleÉtude actuelle - comparaison individuelle nécessaire- comparaison individuelle nécessaire - c’est difficile!!- c’est difficile!!• Il faut une étude conçue en fonction des événements pour Il faut une étude conçue en fonction des événements pour tenir compte d’une population touchée comme l’ETCAF – tenir compte d’une population touchée comme l’ETCAF – étude complèteétude complète• Une distinction efficace entre les classifications nécessite Une distinction efficace entre les classifications nécessite que l’on tienne compte des comorbidités (THADA)que l’on tienne compte des comorbidités (THADA)• Besoin d’appariement sur une base socio-économiqueBesoin d’appariement sur une base socio-économique

(Commentaires du comité de révision)(Commentaires du comité de révision)

Études futures et limites de l’étude piloteÉtudes futures et limites de l’étude pilote

Données anatomiques :Données anatomiques :

• Examen plus approfondi des structures corticales et Examen plus approfondi des structures corticales et striatales par rapport aux sous-classifications de striatales par rapport aux sous-classifications de l’ETCAFl’ETCAF• Il faut un échantillon de grande taille pour permettre des Il faut un échantillon de grande taille pour permettre des comparaisons entre les groupescomparaisons entre les groupes• Acquisition volumétrique 3D complète à haute Acquisition volumétrique 3D complète à haute résolution spatialerésolution spatiale

• Facteurs déontologiques en neuroimagerie pédiatrique – Facteurs déontologiques en neuroimagerie pédiatrique – nouvelle équipe des IRSC en neuroéthiquenouvelle équipe des IRSC en neuroéthique

• Normes juridiques et éthiques au Canada (É.-U.)Normes juridiques et éthiques au Canada (É.-U.)• Comprendre les risques et les avantages de la NIComprendre les risques et les avantages de la NI• Réduction du stress et du mouvement par la Réduction du stress et du mouvement par la formationformation•Élaboration de lignes directricesÉlaboration de lignes directrices• Diffusion de l’informationDiffusion de l’information

• professionnels de la recherche et de la santé, et professionnels de la recherche et de la santé, et comités de déontologie concernant les risques et comités de déontologie concernant les risques et les avantages d’études de recherche en les avantages d’études de recherche en neuroimagerie pédiatriqueneuroimagerie pédiatrique

Études futures et limites de l’étude piloteÉtudes futures et limites de l’étude pilote

Scanner facticeScanner factice

RemerciementsRemerciementsIBD - IBD - DDrr D. Shiloff, M D. Shiloff, Mmeme A. Allman A. AllmanU du M, Psychologie –U du M, Psychologie – D Drr L. Jakobson L. JakobsonCSS – CSS – DDrr A. Chudley, D A. Chudley, Drr S. Longstaffe S. Longstaffe

Spécialistes de la vie des enfantsSpécialistes de la vie des enfantsMMmeme D. Kuypers, M D. Kuypers, Mmeme S. Treichel S. Treichel

Soutien financierSoutien financierManitoba Medical Service Foundation Manitoba Medical Service Foundation Ava-Ann AllmanAva-Ann Allman – Prix du Programme d’ingénieures et – Prix du Programme d’ingénieures et

de chercheures (PIC) du CNRCde chercheures (PIC) du CNRC