Modélisation de l’activité électrique cérébrale par la méthode des éléments finis

= Modelization of the electrical brain activity using the finite elements method

• Auteur / Autrice : Marc Thevenet
• Direction : Jacques Pernier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : U 280 : Processus mentaux et activations cérébrales

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Conductivité électrique

Éléments finis, Méthode des

Résumé

La modélisation de l'activité électrique cérébrale chez l'homme permet d'aborder la question de la localisation des structures nerveuses mises en jeu lors de stimulations sensorielles périphériques ou de taches cognitives. Les ensembles de neurones actifs ont été modélisés en première approximation par des dipôles de courant équivalents. Les géométries de milieux doivent approcher au mieux celles d'une vraie tète. La méthode des éléments finis est une méthode numérique qui permet de, résoudre l'équation de Poisson (régissant le modèle) dans des milieux inhomogènes, anisotropes et de géométrie réaliste. La validité de la méthode est tout d'abord testée par rapport à des modèles sphériques multi-couches classiques. Les bons résultats obtenus permettent d'étudier l'influence de paramètres physiques (nombre de couches, anisotropie de l'os) et quelques aspects géométriques, notamment l'amincissement local de l'os, la présence d'un trou dans l'os (trou occipital) et enfin une géométrie non sphérique proche d'une tête réaliste. Tous ces facteurs montrent des effets non négligeables sur les distributions de potentiels recueillies sur la surface externe de ces modèles.

Modelling the brain electrical activity in humans allows one to localise the neuronal structures involved in response to sensory stimulations or during cognitive tasks. In first approximation, the active neurons sets are modelized by equivalent current dipoles. The geometries of the anatomie structures must fit as well as possible those of a real head. The finite elements method is a numerical technique wich allows one to solve the Poisson equation (which is the physical equation of the problem) in an unhomogenous and anisotropic medium with a realistic geometry. The validity of the method is first tested in comparison with the classical multi-layer spherical model. The correct results obtained allow us to study the influence of different physical parameters (number of layers, anisotropy of the skull) and gèometrical aspects such as local thinnings of the skull, hole in the skull (occipital hole) and non-spherical realistic head models. In comparison with the spherical case, all these factors produce important effects on the potential distributions.