How do we safely study living brains? - John Borghi and Elizabeth Waters

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TED-Ed


Veuillez double-cliquer sur les sous-titres anglais ci-dessous pour lire la vidéo.

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: ludovic benistant
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As far as we know,
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11950
1568
Pour autant qu'on sache,
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there’s only one thing in our solar system sophisticated enough to study itself:
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une seule chose dans notre système solaire
est assez sophistiquée pour s'étudier elle-même :
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the human brain.
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19437
1869
le cerveau Humain.
00:21
But this self-investigation is incredibly challenging;
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21306
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Mais cette auto-investigation est un sacré défi ;
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a living brain is shielded by a thick skull,
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24354
3079
un cerveau vivant est protégé par un crâne épais,
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swaddled in layers of protective tissue,
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27433
2822
enveloppé de couches de tissus protecteur
00:30
and made up of billions of tiny, connected cells.
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30255
3101
et fait de milliards de minuscules cellules connectées.
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That’s why it’s so difficult to isolate, observe, and understand diseases
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33356
4789
C'est pourquoi il est très difficile de l'isoler,
l'observer, et comprendre des maladies comme l'Alzheimer.
00:38
like Alzheimer’s.
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38145
1669
00:39
So how do we study living brains without harming their owners?
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39814
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Alors comment étudier des cerveaux vivants
sans nuire à leurs possesseurs ?
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We can use a trio of techniques called EEG,
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44132
2903
On peut recourir à un trio de techniques appelées EEG ,
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fMRI,
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47035
1289
fMRI
00:48
and PET.
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1459
et PET.
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Each measures something different and has its own strengths and weaknesses,
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Chacune mesure quelque chose de différent et a ses propres forces et faiblesses,
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and we’ll look at each in turn.
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que nous allons examiner.
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First is EEG, or electroencephalography,
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D'abord l'EEG, ou électroencéphalographe,
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which measures electrical activity in your brain.
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qui mesure l'activité électrique du cerveau.
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As brain cells communicate, they produce waves of electricity.
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Quand les neurones communiquent, ils produisent des ondes électriques.
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Electrodes placed on the skull pick up these waves,
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Des électrodes placées sur le crâne relèvent ces ondes,
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and differences in the signals detected between electrodes
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et les différences entre les signaux détectés entre les électrodes
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provide information about what’s happening.
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fournissent des informations sur ce qu'il se passe.
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This technique was invented almost 100 years ago,
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2848
La technique a été inventée il y a presque 100 ans,
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and it’s still used to diagnose conditions like epilepsy and sleep disorders.
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4871
et on s'en sert toujours pour diagnostiquer des conditions
telles que l'épilepsie et les troubles du sommeil.
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It’s also used to investigate what areas of the brain are active
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On s'en sert aussi pour chercher quelles zones du cerveau sont actives
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during learning or paying attention.
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quand on apprend ou qu'on prête attention.
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EEG is non-invasive,
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L'EEG est non invasif,
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relatively inexpensive,
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relativement peu coûteux,
01:34
and fast:
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et rapide :
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it can measure changes that occur in just milliseconds.
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il peut mesurer les changements qui se produisent en millisecondes.
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Unfortunately, it’s hard to determine
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Malheureusement, il est difficile de déterminer exactement
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exactly where any particular pattern originates.
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d'où partent des modèles particuliers.
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Electrical signals are generated constantly all over the brain
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105184
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Les signaux électriques sont constamment générés dans tout le cerveau
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and they interact with each other to produce complex patterns.
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108775
3991
et ils interagissent pour produire des modèles complexes.
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Using more electrodes or sophisticated data-processing algorithms can help.
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4300
On peut avoir recours à plus d'électrodes
ou à des algorithmes de traitement des données.
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But in the end, while EEG can tell you precisely when certain activity occurs,
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117066
6300
Mais au final, alors que l'EEG peut dire précisément
quand une certaine activité se produit,
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it can’t tell you precisely where.
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123366
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il ne peut pas dire précisément où.
02:06
To do that, you’d need another technique,
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2210
Pour ce faire, il faut une autre technique,
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such as functional magnetic resonance imaging, or fMRI.
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128604
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comme l'imagerie de résonance magnétique fonctionnelle ou IMRf.
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fMRI measures how quickly oxygen is consumed by brain cells.
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133125
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L'IMRf mesure à quelle vitesse l'oxygène est consumé par les neurones.
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Active areas of the brain use oxygen more quickly.
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137734
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Les zones actives du cerveau utilisent l'oxygène plus vite.
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So watching an fMRI scan while a person completes cognitive or behavioral tasks
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5192
Regarder une IRMf pendant qu'une personne
accomplit des tâches cognitives ou comportementales
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can provide information about which regions of the brain might be involved.
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peut fournir des informations
sur les régions du cerveau qui pourraient être impliquées.
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That allows us to study everything from how we see faces
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2869
Cela permet de tout étudier, de notre perception des visages
02:33
to how we understand what we’re feeling.
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153644
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à notre compréhension de ce que nous ressentons.
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fMRI can pinpoint differences in brain activity to within a few millimeters,
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156228
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L'IRMf peut localiser les différences dans l'activité cérébrale
à quelques millimètres près,
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but it’s thousands of times slower than EEG.
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mais elle est des milliers de fois plus lente que l'EEG.
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Using the two techniques together
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Utiliser les deux techniques ensemble
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can help show when, and where, neural activity is occurring.
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peut aider à montrer quand et où l'activité neuronale se produit.
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The third, even more precise, technique is called positron emission tomography
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La troisième technique, encore plus précise,
s'appelle tomographie par émission de positrons
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and it measures radioactive elements introduced into the brain.
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et mesure les éléments radioactifs introduits dans le cerveau.
03:00
That sounds much scarier than it actually is;
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Cela semble beaucoup plus effrayant que ça l'est en réalité ;
03:03
PET scans, like fMRI and EEG, are completely safe.
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Les scanners TEP, tels que l'IRMf et l'EEG, sont totalement sûrs.
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During a PET scan, a small amount of radioactive material called a tracer
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188010
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Lors d'un PET scan, une petite quantité de matière radioactive appelée traceur
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is injected into the bloodstream,
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est injectée dans la circulation sanguine,
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and doctors monitor its circulation through the brain.
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et les médecins suivent sa circulation à travers le cerveau.
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By modifying the tracer to bind to specific molecules,
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3418
En modifiant le traceur pour le lier à des molécules spécifiques,
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researchers can use PET to study the complex chemistry in our brains.
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les chercheurs peuvent utiliser la TEP
pour étudier la chimie complexe de notre cerveau.
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It’s useful for studying how drugs affect the brain
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C'est utile pour étudier comment les médicaments affectent le cerveau
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and detecting diseases like Alzheimer’s.
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209906
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et détecter des maladies comme la maladie d'Alzheimer.
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But this technique has the lowest time resolution of all
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Mais cette technique a la plus faible résolution temporelle de toutes
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because it takes minutes for the tracer to circulate and changes to show up.
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216025
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car il faut quelques minutes pour que le traceur circule
et que les changements se manifestent.
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These techniques collectively help doctors and scientists
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3792
Ces techniques aident collectivement les médecins et les scientifiques
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connect what happens in the brain with our behavior.
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224565
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à connecter ce qu'il se passe dans le cerveau à notre comportement.
03:47
But they’re also limited by how much we still don't know.
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227909
3256
Mais elles sont aussi limitées par tout ce qu'on ignore encore.
03:51
For example, let's say researchers are interested in studying how memory works.
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231165
4348
Par exemple, disons que les chercheurs s'intéressent
à l'étude du fonctionnement de la mémoire.
03:55
After asking 50 participants to memorize a series of images while in MRI scanners,
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4951
Après avoir demandé à 50 participants
de mémoriser une série d'images dans des scanners IRM,
04:00
the researchers might analyze the results
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2571
les chercheurs pourraient analyser les résultats
et découvrir un certain nombre de régions actives du cerveau.
04:03
and discover a number of active brain regions.
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243035
2739
04:05
Making a link between memory and specific parts of the brain
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245774
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Etablir un lien entre la mémoire et des parties spécifiques du cerveau
04:09
is an important step forward.
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249125
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est un pas en avant important.
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But future research would be necessary
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251041
1725
Mais de futures recherches seraient nécessaires
04:12
to better understand what’s happening in each region,
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2829
pour mieux comprendre ce qu'il se passe dans chaque région,
04:15
how they work together,
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1429
comment elles collaborent
04:17
and whether the activity is because of their involvement in memory
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257024
3202
et si l'activité résulte de leur implication dans la mémoire
04:20
or another process occurring simultaneously.
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ou d'un autre processus se produisant simultanément.
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More advanced imaging and analysis technology
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263804
2841
Des technologies d'imagerie et d'analyse plus avancées
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might one day provide more accurate results
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266645
3002
pourrait un jour fournir des résultats plus précis
04:29
and even distinguish
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269647
1077
et même distinguer
04:30
the activity of individual neurons.
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270724
2490
l'activité des neurones individuels.
04:33
Until then, our brains will keep measuring, analyzing, and innovating
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273214
4271
Jusque-là, notre cerveau continuera à mesurer, analyser et innover
04:37
in pursuit of that quest to understand
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277485
1990
à la poursuite de cette quête pour comprendre
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one of the most remarkable things we’ve ever encountered.
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279475
3200
l'une des choses les plus remarquables jamais rencontrées.
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