In this work we review data on cortical generators of laser-evoked potentials (LEPs) in humans, as inferred from dipolar modelling of scalp EEG/MEG results, as well as from intracranial data recorded with subdural grids or intracortical electrodes. The cortical regions most consistently tagged as sources of scalp LERs are the suprasylvian region (parietal operculum, SII) and the anterior cingulate cortex (ACC). Variability in opercular sources across studies appear mainly in the anterior-posterior direction, where sources tend to follow the axis of the Sylvian fissure. As compared with parasylvian activation described in functional pain imaging studies, LEP opercular sources tended to cluster at more superior sites and not to involve the insula. The existence of suprasylvian opercular LEPs has been confirmed by both epicortical (subdural) and intracortical recordings. In dipole-modelling studies, these sources appear to become active less than 150 ms post-stimulus, and remain in action for longer than opercular responses recorded intracortically, thus suggesting that modelled opercular dipoles reflect a “lumped” activation of several sources in the suprasylvian region, including both the operculum and the insula. Participation of SI sources to explain LEP scalp distribution remains controversial, but evidence is emerging that both SI and opercular sources may be concomitantly activated by laser pulses, with very similar time courses. Should these data be confirmed, it would suggest that a parallel processing in SI and SII has remained functional in humans for noxious inputs, whereas hierarchical processing from SI toward SII has emerged for other somatosensory sub-modalities. The ACC has been described as a source of LEPs by virtually all EEG studies so far, with activation times roughly corresponding to scalp P2. Activation is generally confined to area 24 in the caudal ACC, and has been confirmed by subdural and intracortical recordings. The inability of most MEG studies to disclose such ACC activity may be due to the radial orientation of ACC currents relative to scalp. ACC dipole sources have been consistently located between the VAC and VPC lines of Talairach's space, near to the cingulate subsections activated by motor tasks involving control of the hand. Together with the fact that scalp activities at this latency are very sensitive to arousal and attention, this supports the hypothesis that laser-evoked ACC activity may underlie orienting reactions tightly coupled with limb withdrawal (or control of withdrawal). With much less consistency than the above-mentioned areas, posterior parietal, medial temporal and anterior insular regions have been occasionally tagged as possible contributors to LEPs. Dipoles ascribed to medial temporal lobe may be in some cases re-interpreted as being located at or near the insular cortex. This would make sense as the insular region has been shown to respond to thermal pain stimuli in both functional imaging and intracranial EEG studies.

Ce travail est une revue des données de la littérature concernant les générateurs corticaux des réponses évoquées par une stimulation au laser (PELs) chez l'Homme. Cette revue regroupe les données des études de modélisation dipolaire des sources intra-cérébrales après enregistrement de surface en EEG et MEG, ainsi que les données obtenues grâce à des enregistrements intracérébraux, soit par grille sous-durale soit par enregistrement direct des structures corticales par électrodes implantées. Les régions corticales les plus communément considérées comme étant des sources des PELs sont la région supra-sylvienne (opercule pariétal, SII) et le gyrus cingulaire antérieur (GCA). On observe une certaine variabilité entre les différentes études dans la localisation des sources operculaires, et ce principalement le long d'un axe antéro-postérieur, où les sources tendent à suivre l'axe de la scissure de Sylvius. En comparant ces localisations avec celles des activations parasylviennes enregistrées en imagerie fonctionnelle, les sources des PELs operculaires sont situées plus haut (Z = 12-28 vs Z = -4-20) et n'incluent pas l'insula. La présence de PELs situées dans l'opercule a été confirmée aussi bien par des enregistrements sous-duraux que par des enregistrements par électrodes implantées directement dans le cortex. Dans les études de modélisation, ces sources semblent s'activer avant 150 millisecondes post-stimulus et rester actives plus longtemps que les réponses operculaires enregistrées directement en intra-cérébral. Ceci suggère que l'activité des dipôles modélisés dans l'opercule correspond en fait à un ensemble d'activités de plusieurs sources situées dans la région supra-sylvienne. La participation d'un dipôle situé dans l'aire SI pour expliquer la distribution de surface des PELs reste très controversée, mais il semble aujourd'hui de plus en plus probable que SI et l'opercule seraient activées de façon concomitante en réponse à une stimulation laser. Si ces données étaient confirmées, cela suggèrerait qu'un système de traitement de l'information en parallèle entre SI et SII aurait été conservé chez l'Homme pour la douleur, alors qu'un système plus hiérarchique de traitement de SI vers SII émergerait pour d'autres sous-modalités somesthésiques. Toutes les études de modélisation avec enregistrement EEG rapportent à ce jour l'existence d'une source située dans le GCA, activée avec une latence correspondant à celle du potentiel de scalp P2. Cette activation, également enregistrée en sous-durale ou à l'aide d'électrodes intra-cérébrales, est confinée à l'aire 24, dans la partie caudale du GCA. Les dipôles du GCA étant orientés radialement par rapport à la surface du scalp, cette activité cingulaire est difficilement mise en évidence par les études MEG. Dans la quasi totalité des études, les sources cingulaires sont situées entre les axes VCA et VCP de l'atlas de Talairach, proche de la partie du GCA impliquée dans le traitement de tâches mettant en jeu le contrôle moteur de la main. Ceci, associé au fait que les activités de surface enregistrées à cette latence sont très sensibles à l'attention-distraction, supporte l'hypothèse que les PELs cingulaires pourraient être liées à une réaction d'orientation à la stimulation couplée à un réflexe de retrait. Des sources des PELs ont quelquefois été localisées dans les régions pariétales postérieures, temporales médiales ou insulaires antérieures, mais beaucoup moins fréquemment que dans les aires citées précédemment. Les dipôles situés en premier lieu dans la zone temporale médiane ont parfois été ré-interprétés comme étant plutôt localisés au niveau du cortex insulaire, ce qui semble cohérent étant donné que, selon les études d'imagerie et d'enregistrements intra-cérébraux, l'insula participerait activement au traitement des informations thermiques à caractère douloureux.