Les signaux NIRS provenant de la surface de la tête ont été utilisés pour estimer le moment où le sujet prononçait un discours intérieur sans vocalisation et pour deviner un nombre compris entre 1 et 5 échos émis par le sujet dans son esprit.
Deux séparations entre les sondes à fibre optique de l'émetteur et du récepteur (espacement de 7 et 18 mm), comme le montre la figure 1, ont été utilisées pour mesurer les signaux NIRS sur l'ensemble du front gauche et droit. Des mesures simultanées du flux sanguin du cuir chevelu et des électromyogrammes ont été effectuées pour évaluer les effets du flux sanguin cutané et musculaire sur les signaux NIRS.

Fig. 1  Multiresolution Analysis

Fig.1 Analyse multirésolution

Les positions des canaux de la sonde sont projetées sur l’image IRM de la surface cérébrale. Les sondes sont placées à 18 mm d'espacement selon une disposition 3 × 5 sur l'ensemble du front gauche et droit (44 ch), et à 7 mm d'espacement sur le front gauche (1 ch).
La figure 2 montre les signaux NIRS typiques lorsque le sujet récite intérieurement un virelangue sans vocalisation lorsque le numéro choisi est lu. Plusieurs canaux contenant l'aire de Broca (canal représentatif 11) montrent une augmentation transitoire des concentrations d'Oxy-Hb et d'Hb totale lorsque le nombre choisi 3 est lu.

Fig. 2  Typical NIRS Waveforms Blood Flow Fluctuations in Broca's Area (representative channel 11).

Fig. 2 Fluctuations typiques du débit sanguin des formes d'onde NIRS dans la zone de Broca (canal représentatif 11). 

Les résultats de la forme d'onde NIRS de quatre sujets ont été évalués visuellement par cinq chercheurs. Ils ont pu déterminer le nombre choisi par le sujet avec une précision de 73 %.

Fig.3 Formes d'onde NIRS, fluctuations du flux sanguin cutané, électromyogramme pendant la parole intérieure et la parole extérieure

Les changements importants dans les électromyogrammes du platysma gauche et droit et des muscles temporaux qui se produisent dans des conditions de parole extérieures lorsqu'un virelangue est récité à haute voix indiquent une activité dans ces muscles. Une augmentation du flux sanguin cutané mesurée par le débitmètre sanguin cutané Doppler peut être observée tout au long de la période de parole externe. Les mesures NIRS à un espacement court des sondes (7 mm) indiquent également que les concentrations d'Oxy-Hb et d'Hb totale augmentent continuellement pendant la période de parole externe (Fig.3). À l’inverse, aucun changement dans le platysma et les électromyogrammes temporaux n’est apparent avec la parole interne. Cela fournit une preuve objective qu’aucune vocalisation ne se produit. Les courtes augmentations transitoires (intervalle d'environ 5 secondes, réglage de la latence croissante d'environ 3 secondes) ont été détectées par le débitmètre sanguin cutané Doppler, bien qu'elles ne soient pas aussi importantes que pour la parole externe et aucune augmentation continue du flux sanguin n'était apparente (Fig. 3). .

Fig.NIRS et courbes moyennes du flux sanguin cutané pendant la parole intérieure, la parole extérieure et le repos

Largeur de l'ombre ± 1 S.E. Le repos affiche la forme d'onde moyenne lorsqu'un nombre différent du nombre pré-sélectionné est lu.

Les signaux NIRS dans le canal représentatif près de la zone de Broca et les signaux moyens du flux sanguin cutané Doppler ont donné des résultats similaires (Fig. 4). Ces résultats indiquent qu'il est nécessaire de prendre en compte au moins les effets du flux sanguin cutané et de l'activité musculaire lors de l'interprétation des signaux NIRS lors de tâches de mesure NIRS impliquant la vocalisation. Il reste possible que même pendant la parole intérieure sans vocalisation, les fluctuations du flux sanguin cutané dues à l'activité du système nerveux autonome puissent affecter les signaux NIRS. Par conséquent, une méthode permettant d’éliminer les effets du flux sanguin cutané et de l’activité musculaire sur les signaux NIRS est particulièrement importante lors de la réalisation de mesures visant à mesurer les fonctions cérébrales.

Les mesures NIRS permettent d'estimer l'heure à laquelle le sujet a récité un virelangue en interne sans vocalisation et d'estimer en outre le nombre pré-choisi par le sujet avec un certain degré de précision. Il a été confirmé que les mesures NIRS avec un espacement des sondes de 7 mm produisaient des données reflétant les fluctuations du flux sanguin cutané et que les mesures NIRS avec un espacement des sondes de 18 mm produisaient des données reflétant les fluctuations du flux sanguin cérébral indépendamment des fluctuations du flux sanguin cutané. La capacité de faire la distinction entre les signaux NIRS dérivés de l’activité cérébrale et les signaux de flux sanguin cutané au cours de la parole interne promet de futures applications des mesures NIRS à l’IMC.

(Données fournies par : Shigeru Kitazawa, MD, PhD, Faculté de médecine de l'Université Juntendo

Référence : Iwano, T., Takahashi, T., Takigawa, J., Kawagoe, R., Shibuya, S., Kitazawa, S. (2010) "Détection de la parole intérieure à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge", Shimadzu Review, Vol. 66, n° 3, 4

Remarque : Les données présentées ont été acquises à l'aide d'un modèle de la série FOIRE/OMM

Produits connexes

LABNIRS

Système fonctionnel de spectroscopie proche infrarouge pour la recherche

Le modèle de laboratoire est idéal pour une grande variété de domaines de recherche fondamentale.
Avec une large gamme de régions de mesure possibles, il peut être facilement personnalisé pour des conditions expérimentales spécifiques.

LIGHTNIRS

Système de spectroscopie proche infrarouge fonctionnel portable pour la recherche

Le modèle portable est idéal pour la recherche sur le terrain.
                                                                      Il élargit les possibilités de mesurer la fonction cérébrale dans un large éventail d'applications et de domaines de recherche.