électroencéphalographie

Le faisceau d'un microscope électronique voyage habituellement dans le vide, comme un coursier sur une autoroute déserte. Toute molécule d'air est pour lui une bosse qui le fait tressauter et perdre sa direction. C'est pourquoi, auparavant, pour examiner un échantillon, on le congelait, le séchait ou le recouvrait de métal, et on ne regardait toujours que sous vide.

Chaque battement de cœur envoie dans les artères cérébrales une onde qui non seulement pousse le sang, mais gonfle aussi brièvement le vaisseau. La paroi artérielle, comme un tube de caoutchouc bien tendu, transmet ce mouvement au tissu cérébral voisin, et celui-ci pulse à peine, en cadence avec le rythme cardiaque.

Le médecin regarde l'écran et voit deux images de la même zone du corps. L'une montre où le sang est riche en oxygène, l'autre à quelle vitesse il circule dans les vaisseaux les plus fins. Autrefois, ces images étaient obtenues avec des appareils différents, et les superposer était difficile. Aujourd'hui, des ingénieurs ont conçu un dispositif qui réalise les deux prises de vue simultanément.

Attraper la lumière particule par particule, c'est comme entendre un murmure dans un atelier assourdissant. La caméra à multiplication d'électrons (EMCCD) en est capable : un photon unique qui atteint un pixel est transformé en avalanche d'électrons, mesurable ensuite.

Un dossier médical ressemble à un long journal intime : visites chez le médecin, diagnostics, ordonnances, analyses. Un médecin le lit de bout en bout pour comprendre l'état du patient. Désormais, une machine lit ce journal — et elle le fait en quelques secondes. Les développeurs ont créé le modèle Foresight-E.

Le médecin pose un stéthoscope sur la poitrine et écoute : poum-poum, poum-poum. Le rythme est là, mais comment le mesurer si l'environnement est bruyant et que le patient ne peut pas rester tranquille ? Les appareils classiques cherchent des pics nets dans l'enregistrement du rythme cardiaque — comme s'ils tentaient d'attraper des coups de marteau.

Le faisceau d'une lampe de poche perce un brouillard. Plus le brouillard est épais, plus la lumière est diffusée et plus elle met de temps à atteindre l'œil. Un principe similaire s'applique aux sursauts radio rapides — ces impulsions mystérieuses et extrêmement puissantes venues de galaxies lointaines.

Des cellules de vaisseau sanguin ont été ensemencées sur une membrane transparente de 700 nanomètres d'épaisseur — cent fois plus fine qu'un cheveu humain. Sous la membrane se cachent des électrodes plates.

Le magnétoencéphalographe, un appareil qui ressemble à un casque muni de centaines de capteurs, capte les faibles champs magnétiques produits par les neurones en activité. Lorsqu'une personne écoute de la parole, ces signaux renferment des empreintes des mots entendus.

Un stade bondé entend pour la première fois la voix du commentateur – et aussitôt, toute la foule s’anime. Le message retentit encore et encore. Seule une poignée de spectateurs, dans les rangs voisins, réagit. C’est à peu près ainsi que se comportent les réseaux de neurones dans les organoïdes cérébraux – ces mini-cerveaux cultivés en laboratoire.

Une prothèse oculaire transmet au cerveau non pas une photographie, mais un pointillé clairsemé de points lumineux — les phosphènes. Pour distinguer une tasse ou des clés dans ce scintillement, la personne doit balayer la tête comme une lampe de poche dans l'obscurité et assembler petit à petit les contours de l'objet.

Chaque fois qu'un enfant atteint de paralysie cérébrale s'apprête à bouger la jambe, une décharge électrique particulière se produit dans son cerveau — un lent déplacement de tension. Les scientifiques l'appellent un potentiel lié au mouvement.

Une ville la nuit : certaines fenêtres sont éclairées, d'autres sont sombres. Si l'on relie par des lignes les fenêtres qui s'allument simultanément, on obtient une toile de connexions. C'est une telle toile que des chercheurs ont étudiée pour de minuscules organoïdes cérébraux – des amas vivants de cellules nerveuses cultivés en laboratoire.

Pour repérer une crise d'épilepsie dans un enregistrement de l'activité cérébrale, les chercheurs ont adopté une approche comparable à celle qui consiste à saisir des sons aigus dans une pièce bruyante : au lieu de décortiquer tout le chœur des signaux des ondes cérébrales (EEG), ils n'ont retenu que les variations les plus fortes.

Un neurone ressemble à un instrument de musique complexe. Pour comprendre comment il réagit à une sollicitation, il fallait autrefois se connecter directement à chaque corde — une procédure délicate, lente et réservée à quelques cellules isolées.

Le cœur perd parfois son rythme — comme un orchestre où les violons se mettent soudain à jouer chacun de leur côté. Dans ces cas, les cardiologues recherchent les zones « désaccordées » en lisant les signaux électriques du cœur, puis les cautérisent ponctuellement avec une sonde fine — un cathéter.

Un interprète se laisse distraire par le moindre bruissement dans la salle – et une heure de réunion se transforme en deux. C'est pareil pour la méthode standard de recherche du foyer épileptique : elle attend les phrases fortes – les moments où une crise éclate dans le cerveau.

Un patchwork où chaque pièce est un enregistrement de l'activité d'une petite région du cerveau. Une pièce a été cousue lundi à Londres, une autre mardi à New York, et une troisième il y a un mois à Tokyo. Cette mosaïque ne couvre le cerveau que partiellement, et il n'y a pas de fil commun pour les relier.

Un ordinateur quantique ressemble à un orchestre où chaque ion est un musicien et les impulsions laser sont les baguettes du chef. Mais si quelqu'un dans la salle fait du bruit, la délicate mélodie des états quantiques se désaccorde.

Les archives ouvertes OpenNeuro et NEMAR contiennent 791 enregistrements de l'activité électrique du cerveau provenant de près de quarante mille personnes. Au total, cela représente 86 051 heures de signaux — environ dix ans d'écoute continue.

Lorsque le chef d'orchestre quitte l'orchestre, les musiciens continuent encore un moment à jouer de mémoire. Mais sans un rythme unique, chacun commence à accélérer ou à ralentir de son propre chef, et la symphonie harmonieuse se transforme en bruit confus.

Une lampe de poche qui traverse la peau et l'os pour activer délicatement les neurones au bon endroit du cerveau : c'est ainsi que fonctionne la stimulation magnétique transcrânienne. Une bobine posée sur la tête génère de brèves impulsions magnétiques qui déclenchent des signaux électriques dans les cellules.

Encelade est une minuscule lune de Saturne, recouverte d'une épaisse croûte de glace. En dessous, un océan salé s'agite, et dans les profondeurs, un noyau chaud et poreux fonctionne peut-être, telle une éponge imbibée d'eau et de chaleur. Mais comment voir à travers des dizaines de kilomètres de glace ? Pas besoin de forer : on peut utiliser un « écho » électromagnétique.

Les ultrasons traversent l'os comme la lumière du soleil traverse un verre dépoli — mais l'image obtenue est floue. L'os du crâne est irrégulier et dense, il disperse les ondes sonores, ce qui rend difficile d'atteindre précisément le point visé dans le cerveau.

Une personne entend un bourdonnement qui n'existe pas. Le médecin lui demande de le décrire : intensité, hauteur, constance. Mais c'est subjectif : l'un dira « comme un moustique », l'autre « comme la vapeur d'une bouilloire ». Il faut un moyen de voir l'acouphène directement, dans le cerveau lui-même.

Chaque voyelle correspond à une forme particulière de la bouche, de la langue et du pharynx. Lorsqu'on prononce « a », « i » ou « u », ce n'est pas seulement l'air qui change à l'intérieur de la tête, mais aussi la façon dont les ondes radio la traversent.

Une lampe de poche éclaire l'œil, et la rétine répond par des impulsions électriques – comme un écho, mais lumineux plutôt que sonore. On peut enregistrer cet écho, et il nous renseigne non seulement sur l'œil, mais aussi sur le cerveau. Car la rétine est un morceau de cerveau qui a été sorti à l'extérieur.

Le doigt est un capteur vivant : sous la peau, les artères pulsent au rythme du cœur. Les tensiomètres classiques compriment le bras et donnent une seule valeur, mais ici, une bague dotée de huit électrodes fait passer un faible courant et, selon la façon dont il traverse les tissus, construit une image du flux sanguin.

La nuit, dans une pièce sombre, le corps humain émet une lueur à peine perceptible. Cette lumière est si faible que seuls des instruments très sensibles peuvent la capter. Certains scientifiques ont pensé qu'une telle lueur émanant de la tête pourrait révéler le fonctionnement du cerveau — sans tomographes ni fils. Mais la vérification a montré autre chose.

On dort, et le cœur continue de raconter des histoires. Le rythme des battements, les pauses entre eux, les ondes respiratoires : tout cela change d'un stade de sommeil à l'autre. Dans un laboratoire du sommeil, on lit ces signaux grâce à une multitude de capteurs : sur la tête, le visage, les jambes, la poitrine. C'est lourd, coûteux et inadapté à la maison.

Le potassium dans le sang, c'est comme le sel dans la soupe : un peu trop, et le cœur commence à dérailler. Les médecins surveillent habituellement ce minéral par des analyses de sang veineux, mais pour les personnes souffrant de reins malades ou d'un cœur fragile, les visites répétées au laboratoire deviennent une épreuve.

Les ondes radio qui oscillent moins d'une fois par seconde traversent la terre et l'eau presque sans perte. De tels signaux sont utilisés pour communiquer avec les sous-marins et pour la prospection minière. Mais une antenne classique devrait mesurer des centaines de mètres pour les capter, et sa sensibilité laisse à désirer.

Un patient schizophrène se présente pour une procédure qui ressemble à un léger picotement dans l'oreille. Le médecin active un petit stimulateur électrique fixé au pavillon de l'oreille – et après quelques semaines, chez certains, l'apathie et le repli sur soi reculent, tandis que chez d'autres, rien ne change. Jusqu'ici, il était impossible de le prédire.

Le cœur ne se contracte pas d'un seul bloc, mais par vagues : le signal électrique court le long du muscle, et derrière lui, comme des rides sur l'eau, la contraction se propage. En cas d'arythmie, cette vague se dérègle — elle s'attarde par endroits, tourne en boucle ailleurs, et la pompe se met à battre la chamade.

On essaie parfois de voir la dépression dans les ondes électriques du cerveau. La logique est simple : si la maladie a des stades — aigu, de maintien, de guérison — alors les signaux devraient changer progressivement, comme le volume quand on tourne un bouton. Des scientifiques ont pris des enregistrements EEG de 74 personnes : 24 en phase aiguë, 23 en phase de maintien, 27 en bonne santé.

L'électrocardiogramme, c'est un peu comme l'enregistrement du bruit d'un moteur : un mécanicien expérimenté y entend quand quelque chose cloche. L'échographie cardiaque montre le moteur lui-même de l'intérieur, mais l'appareil est cher et les spécialistes sont rares.

L'électrocardiogramme, c'est comme un long ruban sur lequel le cœur laisse son écriture. Le médecin l'examine pour repérer les troubles du rythme, mais quand l'enregistrement dure plusieurs jours, le ruban s'étire sur des kilomètres. L'œil se fatigue, l'attention se dissipe, et des anomalies rares mais dangereuses peuvent passer inaperçues.

Le cœur bat — et sur le ruban de papier de l'électrocardiogramme, chaque battement apparaît comme un pic aigu avec deux bosses : une montée rapide, puis une onde plus petite, puis une descente.

Un rat court sur une piste — non pas parce qu'un moteur l'y oblige, mais parce qu'il en a envie. Sur son crâne, une grille de 32 minuscules capteurs, comme un bonnet de bain, mais avec des fils. Les capteurs captent les faibles ondes électriques émises par le cerveau.

L'électrocardiogramme n'est pas qu'une ligne ondulée sur du papier. Comme un journal intime, il consigne l'état de tout le cœur : le rythme, l'épaisseur des parois, et les indices de problèmes futurs. Mais aujourd'hui, les programmes qui apprennent à lire ce journal sont entraînés sur des tâches très étroites — principalement la recherche de troubles du rythme.