Transcranial magnetic stimulation an magnetic resonance imaging : application to the modulation of language processing

Stimulation magnétique transcrânienne et imagerie par résonance magnétique : application à la modulation du traitement du langage

• Auteur / Autrice : Jamila Andoh
• Direction : Jean-Luc Martinot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Fréquence de stimulation

Neuronavigation

Processus du langage

Résumé

La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est une technique électrophysiologique non-invasive permettant d’induire un courant électrique dans le cerveau et ainsi d’interférer avec l’activité neuronale sous-jacente. La TMS est une technique prometteuse pour explorer les fonctions cérébrales du langage et aurait aussi des potentialités thérapeutiques, notamment dans les pathologies psychiatriques comme la schizophrénie et la dépression. Cependant, les mécanismes d’action de la TMS demeurent peu connus et les effets sont variables en fonction des sujets et selon les études. Différents facteurs comme la localisation des régions stimulées ou la fréquence de stimulation limitent les résultats de cette méthode. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les effets de la TMS, et plus particulièrement dans les régions impliquées dans le langage. Dans cette thèse, nous avons validé une méthode manuelle du guidage du positionnement de la bobine de TMS utilisant des données individuelles issues d'Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Nous avons ensuite utilisé un système de neuronavigation stéréotaxique utilisant des données d’IRMf pour stimuler les régions du langage dont la localisation est spécifique à chaque sujet. Nous avons montré que la TMS appliquée sur l’aire temporo-pariétale de Wernicke facilitait les performances lors d’une tâche auditive de détection de mots, démontrant ainsi un lien direct entre l’aire de Wernicke et le processus auditif de la perception du langage. Nous avons aussi montré le rôle crucial de la fréquence de stimulation en utilisant une procédure de stimulation à haute fréquence (« theta burst stimulation »).

Knowledge about language processing and its organization in the brain was highly stimulated by the development of brain imaging techniques. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is an electrophysiological and non-invasive method of inducing electric activation of the brain and interfering with neuronal activity. Thus, TMS is a promising method to explore brain function and could also have therapeutic potentials, in psychiatric disorders such as schizophrenia and depression. However, the physiological mechanisms underlying TMS are unknown and TMS results vary across subjects and also across studies. Several factors such as localization of brain areas stimulated and stimulation frequency limit the understanding of this method. Our objective was to understand TMS effects, particularly in brain areas that are involved in language functions and we hypothesized that TMS could modulate these areas. In this thesis, we validated a manual method for TMS coil positionning using individual data from functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI). Then, we used a neuronavigation system using data from fMRI to stimulate language areas localized specifically for each subject. TMS was delivered over language areas during a linguistic task. We showed facilitatory effects on behavioural performance when stimulating temporo-parietal area (Wernicke’s area) during an auditory word detection task, thus demonstrating a direct link between Wernicke’s area and the auditory process of speech perception. Finally, we demonstrated that the stimulation frequency plays a role in task performance when comparing 1 Hz-rTMS with a 50Hz-burts of rTMS (theta burst stimulation).