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Dissertations / Theses on the topic 'Cortex préfrontal – Imagerie par résonance magnétique'
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Donoso, Maël. "Le cerveau stratège : les fondements du raisonnement dans le cortex préfrontal humain." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066535.
Full textAbstract:
Pour prendre des décisions adéquates dans des environnements incertains et ouverts, présentant des contingences variables et éventuellement récurrentes, le cerveau humain doit être capable d’apprendre des règles comportementales et d’arbitrer entre ces différentes règles. Si des études d’imagerie cérébrale ont apporté une certaine lumière sur quelques-uns de ces processus, aucun travail n’a unifié ces observations dans un système cohérent, ni proposé un modèle général de l’implémentation cérébrale du raisonnement humain, avec ses composantes essentielles que sont l’inférence et la créativité. Ce travail se fonde sur un modèle computationnel récent, qui combine l’apprentissage par renforcement de règles avec le calcul bayésien de la confiance attribuée à ces dernières, et un test d’hypothèse associé à la création d’une règle exploratoire. Pour tester si ce modèle est effectivement implémenté dans le cerveau humain, une expérience en imagerie fonctionnelle cérébrale est réalisée, avec un design permettant l’apprentissage et l’arbitrage de règles multiples, dans des situations où les contingences sont parfois récurrentes. L’observation des corrélats cérébraux des variables prédites par le modèle a permis d’identifier différentes structures impliquées dans un système cérébral général du raisonnement. Ces observations sont cohérentes avec différents travaux de la littérature scientifique, et apportent également des résultats nouveaux. Ces résultats permettent de dessiner un système unifié de l’implémentation du raisonnement dans le cerveau humain, et concourent à valider la pertinence du modèle computationnelIn order to make appropriate decisions in uncertain and open-ended environments, with varying and possibly recurring contingencies, the human brain should learn behavioural rules and arbitrate between these different rules. If brain imaging studies have provided some light on some of these processes, no work has unified these observations into a coherent system, nor proposed a general model of cerebral implementation of human reasoning, with its essential components that are inference and creativity. This work uses a recent computational model that combines reinforcement learning of rules with the Bayesian calculation of the confidence assigned to these rules, and a hypothesis test on the creation of an exploratory rule. To test whether this model is actually implemented in the human brain, an experiment using functional brain imaging is performed, with a design allowing the subjects to learn and arbitrate between multiple rules, in situations where contingencies are often recurrent. The observation of the brain correlates predicted by the model variables allowed us to identify various structures involved in a general brain system of reasoning. These observations are consistent with various studies in scientific literature, and also provide some new results. These results show a unified implementation of reasoning in the human brain, and contribute to validate the computational model
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Pochon, Jean-Baptiste. "Role du cortex préfrontal dans la réalisation de comportements dirigés vers un but : études en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle chez l'homme sain." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066260.
Full text
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Charron, Sylvain. "L'architecture fonctionnelle intégrant le contrôle cognitif et le contrôle motivationnel dans le cortex préfrontal humain." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00651087.
Full textAbstract:
Le cortex préfrontal est le siège de la fonction exécutive, la capacité cognitive de haut niveau qui permet aux humains d'agir non seulement en réaction aux stimuli externes mais aussi en fonction de buts internes. Dans cette thèse nous étudions l'interaction entre les processus cognitifs et motivationnels de la fonction exécutive. Nous proposons que le concept clef pour comprendre l'architecture fonctionnelle des cortex préfrontaux latéral et médian est la fenêtre temporelle d'intégration de l'information qui structure la séparation des processus de contrôle selon un axe caudo-rostral. Ainsi les régions préfrontales postérieures permettent l'adaptation du comportement immédiat sur la base des informations portées par le stimulus et son contexte. Les régions préfrontales moyennes sont impliquées dans le maitien d'un ensemble de règles comportementales et des valeurs qui leur sont associées au cours d'une même série d'essais. Pendant un embranchement cognitif, les cortex préfrontaux médians droit et gauche peuvent encoder séparément les valeurs associées à la tâche interrompue et à la tâche en cours. La région frontopolaire intègre ces valeurs et contrôle l'exécution d'une tâche double. Ainsi, les propriétés du cortex préfrontal médian et frontopolaire, qui limitent à deux le nombre de tâches conjointement traitées, pourraient néanmoins jouer un rôle fondamental dans la capacité à générer un comportement complexe en coordonnant la tâche présente et les buts futurs.
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Landmann, Claire. "Le cortex préfrontal et la dopamine striatale dans l'apprentissage guidé par la récompense : conception et étude d'une tâche cognitive d'exploration guidée par la récompense en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et en tomographie par émission de positons avec le 11C-raclopride." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160868.
Full text
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Ody, Chrystèle. "L' architecture corticale du contôle cognitif chez l'Homme." Paris 6, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00202016.
Full textAbstract:
Le contrôle cognitif est défini comme l'ensemble des processus guidant la sélection de nos actions en fonction de nos buts et des événements externes. Ce travail étudie les bases neurales du contrôle cognitif chez l'humain au moyen de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Dans une première étude, nous montrons qu'il existe trois niveaux hiérarchiques du contrôle cognitif : le contrôle sensoriel, exercé par le cortex prémoteur, sélectionne les actions en fonction des stimuli; le contrôle contextuel, exercé par le cortex préfrontal latéral (CPFL) postérieur, sélectionne les associations sensorimotrices (les tâches) en fonction du contexte immédiat des stimuli ; le contrôle épisodique, exercé par le CPFL antérieur, sélectionne les tâches et les réponses en fonction des événements passés. Dans une deuxième étude, nous montrons que les contrôles sensoriel, contextuel et épisodique interviennent également dans la sélection préparatoire des actions, et engagent alors respectivement les mêmes régions qui sont engagées au moment de l'exécution. Dans une troisième étude, nous montrons que chaque région du cortex frontal latéral possède une homologue fonctionnelle dans le cortex pariétal. La réciproque n'est toutefois pas vérifiée : nous révélons une région pariétale spécifique qui serait impliquée dans le calcul, et non dans la sélection, des réponses possibles associées aux stimuli perçus. En outre, alors que les régions frontales présentent une organisation hiérarchique, les régions pariétales présentent une architecture parallèle. Nos résultats expérimentaux supportent ainsi un modèle global de l'organisation du contrôle cognitif dans le cortex cérébral.
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Landmann, Claire. "Le cortex préfrontal et la dopamine striatale dans l'apprentissage guidé par la récompense : conception et étude d'une tâche cognitive d'exploration par essais et erreurs en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et en tomographie par émission de positons avec le 11C-raclopride." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00160868.
Full textAbstract:
Les modèles du contrôle exécutif et du cortex préfrontal accordent une place grandissante au signal de récompense dans la prise de décision. La dopamine pourrait jouer un rôle clé en signalant l'écart entre la récompense reçue et celle qui était prédite (erreur de prédiction de la récompense).Nous avons combiné les méthodes de psychophysique, d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), et de tomographie par émission de positons (TEP) avec un antagoniste des récepteurs dopaminergiques D2/D3 (11C-raclopride) afin d'étudier chez l'homme les mécanismes de l'apprentissage d'une séquence motrice guidé par la récompense. L'IRMf nous a permis d'analyser en détail la dynamique de cet effort mental, impliquant un réseau préfrontal, pariétal et striatal distribué qui s'activait rapidement durant les périodes de recherche de séquences par essais et erreurs et s'effondrait durant les périodes suivantes de répétition routinière. Cet effondrement pouvait être conduit par un processus de déduction élémentaire préalable à la réception de la récompense (autoévaluation).
De plus, certaines sous-régions de ce réseau étaient particulièrement engagées dans le traitement de paramètres statistiques de la récompense (l'erreur de prédiction et la quantité d'information).
Parallèlement, nous avons développé une méthode récente d'évaluation dynamique de la libération de dopamine in vivo en TEP, et avons montré que la libération de dopamine augmentait bilatéralement au sein du striatum ventral et du noyau caudé durant la tâche de recherche. Afin de valider ces observations et d'évaluer la sensibilité de cette méthode, nous avons mis en oeuvre un paradigme TEP standard (mesure du « binding potential » du raclopride). Celui-ci nous a en outre permis de mesurer une corrélation entre la libération de dopamine dans le striatum ventral droit et les valeurs comportementales des sujets. Ces résultats sont en accord avec l'hypothèse d'un rôle de la dopamine striatale dans l'apprentissage guidé par la récompense chez l'homme.
Pour la première fois à notre connaissance, l'emploi combiné de l'IRMf et du marquage des récepteurs dopaminergiques en TEP nous a ainsi permis de considérer à la fois la dynamique de l'activation cérébrale et la « neurochimie cognitive » dans une situation d'effort mental et d'apprentissage guidés par la récompense.
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Foulon, Chris. "Implementing advanced neo-associationist analyses of the brain Advanced lesion symptom mapping analyses and implementation as BCBtoolkit Reasoning by analogy requires the left frontal pole : lesion-deficit mapping and clinical implications." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS254.
Full textAbstract:
Les nouvelles techniques d’imagerie cérébrales, notamment les différentes modalités de l’imagerie par résonance magnétique (IRM), permettent pour la première fois dans l’histoire des neurosciences, d’étudier le cerveau humain in vivo. Ces technologies rendent désormais possible l’étude des symptômes provoquées par des lésions cérébrales chez les patients vivants. Mais ceci requiert le développement de nouvelles analyses, adaptées à ces données encore inaccessibles quelques décennies plus tôt. La plupart des méthodes actuelles pour relier des déficits neuropsychologiques aux dommages cérébraux se concentrent sur la région lésée elle même, négligeant les connexions structurelles et fonctionnelles affectées. Dans cette thèse, nous présentons tout d’abord un ensemble de méthodes, implémentées dans notre logiciel, le BCBtoolkit, permettant l’étude des déconnexions à la fois structurelles et fonctionnelles, ainsi que leur impact sur le comportement. Nous avons utilisé ces analyses pour cartographier les effets de lésions focales frontales sur la performance dans la tâche de fluence catégorielle. Nous présentons ensuite deux études dans lesquelles nous avons utilisé ces approches pour étudier les mécanismes cérébraux de plusieurs fonctions associées à la créativité. Et nous terminons cette thèse par une discussion sur les interactions entre les différentes structures du cerveau, qui permettent de générer les comportements humains. Nos études dévoilent la participation de nombreux réseaux, aussi bien structurels que fonctionnels, dans les différentes fonctions cognitives de haut niveau. Nous tentons, ultimement, de modéliser théoriquement leurs interactionsThe new brain imaging techniques, notably the different magnetic resonance imaging (MRI) modalities, allow the study of the human brain in vivo for the first time in neuroscience's history. These technologies now make possible to study the symptoms caused by brain lesions in living patients. However, it requires the development of new analyses adapted for this new kind of data which was not available a few decades ago. Most of the classical lesion--symptom analyses are focused on the lesioned area, often neglecting the affected structural and functional connections. In this thesis, we begin by presenting a set of methods, implemented in our software the BCBtoolkit, enabling the study of both structural and functional disconnections and their effect on the behaviour. We applied these analyses to map the impact of focal brain lesions on the performance in category fluency. We then present two studies using this approach to investigate the underlying mechanisms of several cognitive functions associated with creativity. We finally discuss the possible interaction between the different brain structures, which generate human behaviours. Our studies unveil numerous networks, both structural or functional, participating in the different high-level cognitive functions. Ultimately, we propose a theoretical model for these interactions
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Clairis, Nicolas. "Βases cérébrales du compromis coûts/bénéfices." Thesis, Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2020SORUS026.pdf.
Full textAbstract:
Tous les jours, nous prenons des décisions sur les actions que nous souhaitons entreprendre. Ces décisions se fondent sur un compromis entre les bénéfices que nous espérons obtenir après avoir effectué ces actions, et les coûts, en termes d’effort, associés à ces actions. Cette thèse s’intéresse aux bases cérébrales du compromis coûts/bénéfices au travers de trois études menées chez des participants sains à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Dans la première étude, nous avons pu dissocier les bases cérébrales du calcul du compromis coûts/bénéfices des bases cérébrales des variables régulant ce calcul. En effet, dans cette étude, le calcul du compromis coûts/bénéfices était associé au cortex préfrontal ventromédian alors que la confiance dans la décision et le temps passé à délibérer étaient associés à des parties plus dorsales du cortex préfrontal médian. La seconde étude a permis de montrer que, dans deux tâches, impliquant un effort mental ou physique, la performance s’expliquait mieux par un biais pavlovien, donnant plus de poids aux gains qu’aux pertes, que par une aversion à la perte, telle qu’elle a été caractérisée principalement dans des tâches de choix. La troisième étude nous a permis de montrer que, même dans une tâche simple d’apprentissage par renforcement, les aires cérébrales liées à l’exécution d’un effort mental étaient recrutées au moment du calcul du compromis coûts/bénéfices, suggérant que cette tâche n’était pas effectuée de manière purement automatique. L’ensemble de nos résultats permet de mieux caractériser les aires cérébrales impliquées dans le compromis coûts/bénéfices et les conditions dans lesquelles ces aires sont activesEvery day we make decisions about the actions we want to perform. These decisions are based on a trade-off between the benefits we hope to obtain from performing these actions, and the costs, in terms of effort, associated with those actions. This thesis examines the neural correlates of the cost/benefit trade-off through three studies conducted in healthy participants using functional magnetic resonance imaging. In the first study, we were able to dissociate the neural correlates of the computation of the cost/benefit trade-off from the neural correlates of the variables regulating this computation. Indeed, in this study, the computation of the cost/benefit trade-off was associated with the ventromedial prefrontal cortex, whereas confidence in the decision and the time spent in deliberating were associated with more dorsal parts of the medial prefrontal cortex. With our second study, we observed that, in two tasks, involving a mental or a physical effort, the performance was better explained by a Pavlovian bias than by loss aversion. In other words, as opposed to what has been shown mainly in choice tasks, individuals tended to give more weight to gains than to losses. The third study allowed us to show that, even in a simple reinforcement learning task, the brain areas linked to the exertion of a mental effort were recruited while the cost/benefit trade-off was being computed, suggesting that this task was not carried out purely automatically. All these results allow us to better characterize the brain areas involved in the cost/benefit trade-off and the conditions in which these areas are active
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Barbalat, Guillaume. "Architecture du contrôle cognitif au sein du cortex cérébral dans la schizophrénie." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00617958.
Full textAbstract:
Le but de cette thèse est d'investiguer l'organisation fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex préfrontal latéral dans la schizophrénie. Chez le sujet sain, Koechlin et coll. (Science, 2003) ont montré que le cortex préfrontal latéral était structuré en une cascade de processus de contrôle allant des régions antérieures aux régions postérieures, intégrant respectivement les informations épisodiques (événements antérieurs) et contextuelles (le contexte immédiat de l'action) au choix de l'action en réponse à un stimulus externe. En utilisant le paradigme expérimental de Koechlin et coll. en IRM fonctionnelle, nous avons investigué l'architecture fonctionnelle du contrôle cognitif au sein du cortex latéral préfrontal chez 15 patients schizophrènes et 14 sujets contrôles appariés. Dans une première étude, nous avons trouvé que les patients schizophrènes présentaient un déficit sélectif du contrôle contextuel associé à une hypoactivation des régions postérieures préfrontales, expliquant la désorganisation du discours et du comportement observés chez ces patients. Par ailleurs, les patients schizophrènes hyperactivaient leurs régions rostrales du cortex préfrontal latéral pendant le contrôle des informations de nature épisodique, ce que nous avons interprété comme une tentative de compensation infructueuse des dysfonctions du contrôle contextuel. Dans une seconde étude, nous avons montré que les patients schizophrènes présentaient également une perturbation du traitement top-down des informations de nature épisodique, liée à une dysconnectivité des régions rostrales vers les régions caudales du cortex préfrontal latéral.
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Reynaud, Emmanuelle. "Mécanismes cérébraux et psychophysiologiques impliqués dans la variabilité de la réponse émotionnelle." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM5020.
Full textAbstract:
La capacité de ressentir et de réguler les émotions permettant de fournir un comportement émotionnel adapté implique l'intervention et l'interaction du système nerveux central (SNC) (dont amygdale, cortex préfrontal (CPF)) et du système nerveux autonome (SNA). Cependant, les réponses émotionnelles peuvent être influencées par différents facteurs puisque la réponse émotionnelle va dépendre de l'état du sujet, mais également de l'action du sujet, c'est-à-dire de l'intention consciente et volontaire de réguler ses émotions. Cette thèse a donc pour objectif d'étudier les mécanismes physiologiques et cérébraux impliqués dans la variabilité de la réponse émotionnelle en utilisant cinq modèles susceptibles d'influencer la réponse émotionnelle : une tâche de contrôle émotionnel, l'état de stress post traumatique (ESPT), le neuroticisme, la résilience, et l'état de stress aigu. Pour répondre à ces objectifs, nous avons sélectionné trois populations de sujets, une population de sujets témoins, une population de patients atteints d'ESPT, et une population de Marins-Pompiers. Nous avons étudié les réponses du SNA et du SNC en IRMf, en se focalisant sur l'activité de l'amygdale et du CPF dans des tâches nature émotionnelle. Nos résultats indiquent que la régulation émotionnelle volontaire a des effets spécifiques sur les paramètres psychophysiologiques, qui diffèrent selon l'émotion présentée. On observe plus précisément une augmentation de l'activité du système nerveux sympathique uniquement lorsque l'émotion de peur est induiteThe ability to sense and regulate emotions allows us to have an adapted emotional behavior towards our environment. It is regulated by an interaction of the central nervous system (CNS), including the amygdala and prefrontal cortex (PFC), and the autonomic nervous system (ANS). Yet, our emotional responses can be influenced by a myriad of other factors. They depend for instance on ones' subjective state, and also voluntary conscious intention to control one's emotions. The aim of this thesis is thus to study peripheral and cerebral mechanisms involved in the variability of the emotional response. To do so, we have used five different models susceptibly influencing emotional response: a first model assaying healthy controls in an emotional control task, a second one accounting for their resilience capacity, a third one focused on the impact of neuroticism, a fourth one with acutely stress participants and a last one with post-traumatic stress disorder (PTSD) patients. To better address our objective, we have selected three groups of participants: healthy controls, PTSD patients and fire fighters. We explored responses of the the ANS and the CNS activities using fMRI-based paradigms, specifically tackling the activation of the amygdala and PFC; using an emotional tasks. As hypothesized, our results have shown that voluntary emotional regulation in healthy controls modulates physiological parameters in an emotion-specific manner. For instance the sympathetic system is only activated under those circumstance when processing fearful clips
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Leprince, Yann. "Imagerie des couches corticales par résonance magnétique à 7 teslas." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112022/document.
Full textAbstract:
Cette thèse présente le développement d’une méthodologie qui permet d’analyser la structure en couches du cortex cérébral, en utilisant l’imagerie par résonance magnétique en champ intense (IRM à 7 teslas). Alors que l’architecture corticale est traditionnellement étudiée par imagerie microscopique de coupes de tissu post-mortem, l’utilisation d’une technique non invasive telle que l’IRM permet d’envisager d’étudier la lamination corticale in vivo, et ainsi de dépasser les atlas architecturaux classiques comme celui de Brodmann.Deux approches ont été utilisées pour l’acquisition d’images à haute résolution. La première, développée pour l’imagerie in vivo, utilise une reconstruction super-résolue à partir de coupes épaisses acquises dans différentes géométries. La seconde, basée sur une séquence tridimensionnelle optimisée pour l’imagerie post-mortem, a permis l’acquisition d’images de pièces anatomiques.La contribution principale de cette thèse réside dans le développement d’un couple de méthodes permettant d’extraire automatiquement, en chaque point du cortex, un profil caractérisant son architecture en couches. Pour permettre l’extraction robuste de ces profils, un modèle original de l’influence de la courbure corticale a été développé et implémenté.Ces méthodes ont été testées et validées sur plusieurs pièces anatomiques. Ce travail permet d’envisager la caractérisation de l’architecture des aires corticales, voire leur délimitation automatique, en utilisant l’IRM en champ intenseThis thesis presents the development of a methodology for the analysis of the layered structure of the cerebral cortex, using high-field magnetic resonance imaging (7-tesla MRI). While cortical layers are traditionally studied using microscopic imaging of post-mortem tissue slices, the use a non-invasive technique such as MRI will enable in vivo studies, and thus allow new approaches beyond the use of classical architectural atlases such as Brodmann's.Two imaging methodologies have been used to acquire high-resolution images. First, a method based on super-resolution reconstruction from thick slices acquired in different geometries was developed for in vivo imaging. Second, a three-dimensional imaging sequence optimized for post-mortem tissue allowed imaging excised brain specimen.The main contribution of this thesis consists of a pair of methods that perform an automatic extraction of cortical profiles, which characterize the laminar architecture at any cortical location. In order to allow robust extraction of these profiles, an original model of the influence of cortical curvature was developed and implemented.These methods were tested and validated on multiple brain specimen. This work allows envisaging an automatic microarchitectural characterization of cortical areas, and even architectural parcellation, using high-field MRI
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Destrieux, Christophe. "Établissement et validation d'un atlas anatomique informatisé du cortex cérébral humain étudié in vivo sur représentation déplissée." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR3123/document.
Full textAbstract:
Dans une 1ère partie, nous présentons l’évolution des méthodes utilisées pour décrire l’anatomie corticale, et lui appliquer des systèmes de coordonnées. Dans une 2ème partie, nous commentons la méthode de parcellisation automatique du cortex cérébral humain que nous avons publiée, en la replaçant au sein d’autres techniques disponibles. Elle utilise une approche bayesienne pour produire une parcellisation prenant en compte une base de donnée constituée de 12 cerveaux, mais aussi les caractéristiques de la surface corticale et la localisation des classes anatomiques voisines. Enfin, dans une 3ème partie, nous commentons les règles qui ont prévalu à l’établissement d’une parcellisation surfacique sulco-gyrale originale. Cette parcellisation en 74 classes anatomiques par hémisphère est utilisable par la méthode de parcellisation automatique tout en restant proche des conventions usuelles de la communauté de neuroimagerie. Elle nous permet de proposer un certain nombre d’améliorations de la Terminologia Anatomica. Le logiciel et la base de données sont disponibles avec le paquet FreeSurfer sur http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/We first present different methods used to describe the anatomy of the human cerebral cortex, and various coordinates systems. Then we comment the method we published for a fully automated parcellation of the cortical surface. It is described among various other techniques developed for the same purpose. Our method uses a bayesian approach to include several pieces of information in the labeling process : manual parcellation of 12 cortical surfaces, but also shape of the surface and anatomical classes of neighboring vertices. Finally, we comment the anatomical rules we proposed to parcellate the cortical surface in 74 anatomical classes per hemisphere. This parcellation can be used by the automated method we published, but also remains close enough to the anatomical conventions used in the neuroimaging field. We propose several improvements of the Terminologia Anatomica The software and the database are available and included in the FreeSurfer package (http : //surfer.nmr.mgh.harvard.edu/)
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Klein, Isabelle. "Etude anatomo-fonctionnelle du cortex visuel primaire au cours de l'imagerie visuelle : approche par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112291.
Full textAbstract:
L'imagerie mentale visuelle désigne l'acte de recréer une image en l'absence de stimulation sensorielle externe à partir de représentations stockées en mémoire. De nombreux travaux issus de la psychologie expérimentale, de l'étude neuropsychologique de patients cérébro-lésés et de l'imagerie cérébrale fonctionnelle indiquent que l'imagerie et la perception visuelles partagent des propriétés fonctionnelles et des structures anatomiques communes. L'implication du cortex visuel primaire (aire V1) au cours de l'imagerie visuelle fait cependant l'objet d'une importante controverse, notamment parce que son activation n'est retrouvée qu'inconstamment en imagerie cérébrale fonctionnelle. Dans ce contexte, nous avons utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle afin de détecter et caractériser l'activation du cortex visuel primaire au cours de l'imagerie visuelle. Dans une première étude, l'activation de V1 a été étudiée au cours d'une tâche de génération d'image suivie d'une tâche d'évaluation de caractéristiques physiques ou abstraites liées à l'objet visualisé. Les résultats montrent une activation transitoire, reproductible dans V1, comparable au cours des deux tâches d'imagerie. L'activation de V1 augmentait lors de la tâche d'évaluation, sans différence significative observée selon la nature concrète ou abstraite des caractéristiques. Le rôle de l'attention et d'un effet d'amorçage visuel à bas-niveau sont discutés. L'activation de l'aire visuelle primaire est confirmée dans une deuxième étude où la tâche d'imagerie visuelle reposait sur un rappel en mémoire de stimuli visuels d'orientation, horizontale ou verticale. L'étude suggère que la formation d'images visuelles est associée à un réseau d'activation occipitale dont la topographie correspond aux coordonnées corticales attendues du champ visuel. La localisation spatiale des activations au sein de V1 et des aires il adjacentes a été établie à l'aide d'une cartographie fonctionnelle rétinotopique. Ces résultats bien que non reproduits chez l'ensemble des sujets testés, sont en faveur d'un mode d'organisation rétinotopique des images visuellesVisual imagery is a brain state that gives rise to visual experience on the basis of stored information, not current input from the eyes. Convergent results from psychophysical, neuroimaging and studies of brain damaged patients have shown that mental imagery shares many of the functional properties and cortical structures used in visual perception. However a fundamental question that remains unresolved is whether visual imagery shares the "low-level" neural mechanisms required to perceive the external world. We used event-related functional magnetic resonance imaging to detect and characterize the activity in the primary visual cortex (or area V1) during visual imagery. In a first experiment, we tested two general hypotheses: The first was that V1 is activated only when images with many details are formed and used, and the second was that V1 is activated whenever images are formed, even if they are not necessarily used to perform a task. The results revealed reproducible transient activation in this area whenever subjects generated or evaluated a mental image. This transient activation was strongly enhanced when subjects evaluated characteristics of objects, whether or not details actually needed to be extracted from the image to perform the task. In a second experiment, we tested the hypothesis that the orientation of a visualized pattern is directly reflected by the orientation of activity in retinopically organized early visual cortices. The primary visual cortex of primates, including humans, is retinotopically organized; the spatial pattern of light striking the retinas is physically preserved (with some metric distortions) on the surface of cortex itself. We asked subjects to view or visualize a flashing bar either vertically or horizontally. The results show that for most subjects, the topography of the activation produced by imagined stimuli closely matched corresponding cortical representations of the visual field. Although understanding the precise nature of neural mechanisms that causally link activity in area V1 to visual imagery requires further investigation, the present results provides strong evidence that visual mental imagery recruits the earliest stages of the visual system
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Philippi, Nathalie. "Mémoire autobiographique et self dans la maladie d'Alzheimer : étude neuropsychologique et en neuro-imagerie." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAJ011/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail était d’étudier la mémoire autobiographique (MAb) aux stades débutants de la maladie d’Alzheimer et d’analyser le lien avec le Self défini selon le modèle de Prebble et collaborateurs. (2013) et en investiguant les substrats neuro-anatomiques. Notre étude a confirmé qu’il existait une altération de la MAb chez les patients atteints de maladie d’Alzheimer, dans sa composante épisodique et émotionnelle, quelle que soit l’ancienneté des souvenirs. Nous avons pu rattacher ce déficit épisodique à l’atrophie des régions temporales internes et en suggérer l’implication de l’hippocampe gauche dans le contexte temporel des souvenirs et de l’amygdale droite dans la composante émotionnelle. En revanche, il existait une relative préservation du niveau des détails des souvenirs émotionnels résiduels, et surtout, des souvenirs sémantisés, ces derniers étant supportés par le néocortex temporal. Concernant le Self de façon plus générale, les résultats mettent en évidence un lien entre Self-conceptuel et MAb, par le biais des processus de sémantisation et d’intégration des souvenirs qui permettent de former des représentations abstraites à partir des expériences vécues. Par ailleurs, nous avons également montré que le sens subjectif de soi est inhérent à toutes les autres composantes du Self. Par l’étude d’un cas unique et d’imagerie volumétrique de groupe, le cortex préfrontal médian a été mis en évidence comme substrat commun à toutes les composantes du Self, suggérant un rôle clé de cette structure pour supporter le sens subjectif de soi. Ces résultats ouvrent des pistes de remédiation par la réminiscence basée sur les mécanismes de sémantisation, d’intégration et sur les aspects émotionnels, au centre desquels se trouvent les souvenirs définissant-le-soi. Aussi notre étude engage-t-elle à analyser ces composantes du Self au sein de réseaux, en connectivité fonctionnelle et anatomiqueThe present study aimed at studying autobiographical memory (AbM) in patients at early stages of Alzheimer’s disease, as well as at analyzing the link between AbM and the Self components (as defined by Prebble et al., 2013), and finally, at investigating its neuro-anatomical correlates. The results we obtained confirmed AbM is damaged in patients with regards to episodic and emotional components, whatever the age of the memory. The deficit in episodic memory was associated with medial temporal lobe atrophy, with the left hippocampus seemingly involved in the temporal context of the memories and the right amygdala in the emotional component. Conversely, specificity of remaining emotional memories was relatively preserved, as well as semanticized memories, which rely on the temporal neocortex. In the context of the Self more generally, our results highlight a relationship between the conceptual-Self and autobiographical memories, through semanticization and integration processes, which allow the formation of the most abstracted forms of self-representations. Moreover, the subjective sense of Self appears as a prerequisite to all other Self components. Based upon a case study and a volumetric group study, we were able to show that the implication of the medial prefrontal cortex is common to all Self components, suggesting its key role for the subjective sense of Self. Our results point to a potential rehabilitation therapy based on reinforcing self-defining memories to strengthen the Self. This work will be completed by the study of functional and anatomical networks sustaining the Self
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Auclair, David. "Neuro-anatomie fonctionnelle et applications thérapeutiques de la modification du rétro-contrôle visuel du mouvement." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10055.
Full textAbstract:
Les informations visuelles relatives à un mouvement que nous réalisons nous permettent non seulement d'exercer un contrôle de notre geste mais permet également à notre cerveau d'élaborer un modèle interne du mouvement. L'importance du retour visuel du mouvement (ou feedback visuel) à ces dernières années pris de l'ampleur par la découverte de l'existence de réseaux d'activations cérébrales communs à l'exécution et l'observation d'un mouvement. Par ailleurs, des études ont montré une possibilité d'apprentissage moteur par simple observation d'un mouvement. Nous avons donc souhaité dans une première étude en imagerie cérébrale fonctionnelle mettre en évidence les régions cérébrales impliquées dans la détection d'un conflit visuomoteur. Les résultats de cette étude révèlent une augmentation d'activité lors de la présentation du feedback visuel modifié au niveau du sillon intrapariétal et du cervelet. Par ailleurs nous avons observé une décroissance de l'activité du sillon intrapariétal lors de la présentation successive d'une modification du feedback visuel du mouvement réalisé. Dans une seconde étude, nous nous sommes intéressés à l'impact de la modification du feedback visuel sur le tremblement cérébelleux. Nous faisons l'hypothèse que le tremblement est en partie d'origine visuelle. Les résultats de cette étude cinématique n'indiquent aucune influence significative de la modification du feedback visuel sur le tremblement cérébelleux. Ainsi l'origine visuelle du tremblement cérébelleux n'apparaît pas ici clairement démontrée présupposant de l'intervention d'un mécanisme d'origine interne. Enfin dans la troisième et dernière étude, nous avons mis au point et testé une technique de rééducation du membre supérieur basée sur la correction du feedback visuel du mouvement. Cette méthode a été appliquée à un groupe de patients hémiparétiques. Les résultats de cette étude mettent en évidence une meilleure récupération fonctionnelle pour le groupe de patients rééduqués
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Vanquin, Ludovic. "Biomarqueurs de la morphologie du cortex cérébral par imagerie par résonance magnétique (IRM) anatomique : application à la maladie d'Alzheimer." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30083/document.
Full textAbstract:
Les modifications de la morphologie du cortex cérébral induites par la maladie d'Alzheimer à ses stades précoces contribuent à l'intérêt croissant à l'égard des biomarqueurs de la morphologie corticale. Ceux-ci permettraient notamment une meilleure compréhension de l'impact de cette pathologie sur l'anatomie cérébrale et une détection plus précoce de la maladie. L'originalité de notre travail par rapport au reste de la littérature est de s'intéresser à la morphologie des surfaces interne (interface substance blanche / substance grise) et externe (interface substance grise / liquide cérébro-spinal) du cortex cérébral. Dans cette perspective, nous avons développé des méthodes d'estimation de la courbure et de la dimension fractale des surfaces corticales. A partir de ces biomarqueurs morphologiques et de l'épaisseur corticale dont la méthode d'estimation a été précédemment développée dans le laboratoire, nous avons exploré l'impact de la maladie d'Alzheimer sur la morphologie du manteau cortical et nous avons évalué leur apport individuel et celui de leur association au diagnostic précoce de la maladie. Nos résultats montrent une influence significative de la pathologie sur la morphologie des sillons et sur celle des circonvolutions des surfaces corticales interne et externe. En termes d'application diagnostique, nous montrons que prises isolément, l'épaisseur corticale présente une meilleure capacité prédictive que la courbure corticale, nous ne constatons en revanche aucune capacité prédictive de la dimension fractale. Par contre, nous montrons que l'utilisation conjointe de l'épaisseur corticale et de la courbure permet une amélioration significative du diagnostic précoceMorphological alterations of the cortical mantle in early stage of Alzheimer's disease have led to an increasing interest towards morphological biomarkers of the cerebral cortex. By providing a quantitative measure of the cortical shape, morphological biomarkers could provide better understanding of the impact of the disease on the cortical anatomy and play a role in early diagnosis. Therefore, as a primary goal in this study, we developed cortical surface curvature and fractal dimension estimation methods. We then applied those methods, together with the estimation of cortical thickness, to investigate the impact of Alzheimer's disease on the cortical shape as well as the contribution of cortical thickness and cortical curvature to the early diagnosis of Alzheimer's disease. The originality of this work lies in the estimation of sulcal and gyral curvature of the internal (gray matter/white matter boundary) and external (gray matter/cerebrospinal fluid boundary) cortical surfaces in addition to the fractal dimensions of these boundaries. Our results showed significant impact of Alzheimer's disease on sulcal and gyral shapes of the internal and external cortical surfaces. In addition, cortical thickness was found to have better ability than cortical curvature for the early diagnosis of Alzheimer's disease; no significant ability for the early diagnosis was found using fractal dimension. However, we found significant improvement in early diagnosis by combining cortical thickness and cortical curvature
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Wotawa, Nicolas. "Low-level visual cortex and motion perception : an MRI study." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4008.
Full textAbstract:
L'évolution des technologies d'imagerie cérébrale alliée au développement d'algorithmes spécifiques de traitement d'images permettent d'améliorer nos connaissances sur le fonctionnement du cerveau, en particulier s'agissant de la perception visuelle. L'objectif de ce travail de thèse est de contribuer à la compréhension des aires corticales impliquées dans la perception visuelle du mouvement chez l'homme, en analysant l'information des signaux de différentes modalités complémentaires d'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Une première partie concerne l'identification individuelle des aires visuelles de bas-niveau. Nous détaillons la méthode de cartographie rétinotopique par IRM fonctionnelle (IRMf) que nous avons développée, depuis la conception des stimuli visuels à l'analyse anatomo-fonctionnelle finale. Par ailleurs, une localisation fonctionnelle du complexe hMT/V5+ est obtenue par un paradigme en bloc. Ces méthodes, optimisées suivant certains paramètres de la stimulation, permettent d'extraire pour tout individu des Régions d'Intérêt homogènes. Dans un deuxième temps, nous proposons une caractérisation fonctionnelle des différentes aires visuelles primaires. En se fondant sur le paradigme récent d'IRM d'adaptation qui permet d'étudier la sensibilité d'une région cérébrale à des variations quantitatives d'un paramètre de la stimulation, nous démontrons une différenciation de la sensibilité à la direction du mouvement dans les aires étudiées. Enfin, nous décrivons une expérience combinant les modalités d'IRMf et d'IRM de diffusion (IRMd) dans le but d'étudier la connectivité anatomique au sein du cortex visuel primaire. Cette caractérisation, établie en s'appuyant sur des algorithmes récents de cartographie des fibres de matière blanche, donne des indices sur le réseau d'aires notamment impliquées dans le traitement du mouvement visuelThe evolution of cerebral imaging technologies combined with specific image processing algorithms contribute to improving our knowledge of the brain functioning, in particular regarding visual perception. This thesis contributes to current understanding implied in visual motion perception in humans, based on complementary information brought by different Magnetic Resonance Imaging (MRI) modalities. The first part of this work focuses on functional MRI (fMRI) identification of low-level visual areas. We detail the fMRI retinotopic mapping procedure we developed, from the stimulus design to the final anatomo-functional analysis. A specific functional localization of the hMT/V5+ complex is also obtained with a block design. These methods, optimized according to some stimulation parameters, allow the extraction of individually defined and homogeneous Regions Of Interest (ROI). In the second part, we characterize functionally these previously identified low-level visual areas. Based on the recent fMR-Adaptation paradigm, which allows to investigate the sensitivity of a cortical region to quantitative variations of a given feature, we demonstrate a functional differentiation across areas regarding their relative sensitivity to visual direction of motion. Lastly, we combine fMRI and Diffusion Tensor MRI (DTI) to study the anatomical connectivity within the low-level visual cortex. Based on state of the art white matter fibers mapping algorithms, this characterization gives insights on the network of areas implied, among others, in visual motion processing
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Simon, Stéphane. "IRM fonctionnelle du traitement visuel associatif : processus d'identification des visages familiers et transformations visuo-motrices." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2002. http://www.theses.fr/2002GRE19018.
Full textAbstract:
Divers systèmes de traitement organisés de façon hiérarchique sont à la base de la fonction associative. Les expériences décrites intéressent l'organisation fonctionnelle du traitement visuel associatif, à travers deux exemples. La technique d'exploration fonctionnelle mise en œuvre, l'IRM fonctionnelle, permet de corréler de faibles variations locales de débit sanguin cérébral à l'exécution d'une tâche précise. Ainsi il devient possible de localiser certaines fonctions cérébrales, sous couvert d'hypothèses spécifiques. Dans le chapitre I, un intérêt majeur est donné à la signification du signal IRMf. Le chapitre II relate des expériences ayant pour objectif l'étude du processus d'identification des visages familiers. Le premier objectif était d'identifier les corrélats du traitement de la familiarité des visages à partir de visages célèbres ou des noms correspondants. Le second était de déterminer les corrélats de l'accès à l'identité des individus. La nature des tâches effectuées par les sujets était manipulée selon qu'elles nécessitent un jugement de familiarité ou la recherche d'informations sémantiques, ou que l'accès à la familiarité s'effectue de manière implicite. Cette étude a révélé l'existence d'un vaste réseau neuronal de traitement de la familiarité des visages incluant les cortex occipito-temporal et préfrontal. Il apparaît que la participation de ces régions varie selon les paramètres à l'étude. Le chapitre III est consacré à l'étude des corrélats neuronaux qui correspondent respectivement à l'attention/mémoire de travail visuo-spatiales et à l'intention motrice visuellement guidée. Cette expérience s'appuie sur un paradigme dérivé d'études électrophysiologiques réalisées chez le macaque. Elle montre qu'une distinction anatomique peut être mise en évidence dans le cortex prémoteur selon son implication dans l'un ou l'autre des domaines fonctionnels à l'étude, confirmant ainsi les données neurophysiologiques du singeSeveral processing systems, which are hierarchically organized, are involved in the associative function. The present experiments deal with the functional organization of visual associative processing in two examples. The functional neuroimaging méthode, which was used, is functional MRI. FMRI allows to correlate small variations of regional cerebral blood flow with the performance of a specific task. It thus allows to map cerebral function, taking into account several specific hypothese. In chapter I, the significance of the fMRI signal is discussed. Chapter II deals with experiments aimed at studying the processing of familiar face identification. First, we determined the neural correlates of the processing of familiarity from faces or from the corresponding proper names. Second, we determined the correlates of the access to people's identity. The nature of the tasks performed by the subjects was manipulated, so that they required a familiarity judgment or the search for semantic informations, or so that the detection of familiarity became implicit. The study has revealed the recruitment of a large neuronal network including occipitotemporal and prefrontal cortices, during the processing of face familiarity. It is worth noting that the involvement of this network depends on the studied parameters. Chapter III is about the segregation of the neural correlates of visuo-spatial attention/working memory and visually guided motor intention. This experiment is inspired by a paradigm, wich was used in electrophysiological studies in the macaque. It has revealed an anatomical distinction within the premotor cortex, with respect to its involvement in the two functional domains. These results are thus in line with neurophysiological data from monkeys
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Anton, Jean-Luc. "De l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle aux activations des populations de neurones chez l'homme : étude du cortex sensori-moteur dans l'exploration tactile." Paris, EHESS, 1996. http://www.theses.fr/1996EHES0302.
Full textAbstract:
L'imagerie par resonance magnetique fonctionnelle (irmf) constitue une des techniques les plus performantes pour l'investigation des fonctions cerebrales chez l'homme (aspect non invasif, bonnes resolutions spatiale et temporelle, et analyse individuelle en relation avec l'anatomie), mais presente d'importantes sources de variabilite. Nous avons defini une methodologie originale de traitement du signal fonctionnel, qui permet d'extraire une information pertinente et robuste sur les fonctions cerebrales etudiees. Nous avons pris en compte le bruit qui entache les images, la derive temporelle, ainsi que l'influence des vaisseaux de grande taille. Nous avons developpe et applique une methode statistique originale (l'analyse conditionnelle) et des techniques de seuillage qui permettent de reveler des zones compactes impliquees dans l'execution d'une tache comportementale. L'extension spatiale de ces zones compactes permet de quantifier les activations revelees au niveau de differentes regions d'interet, definies a partir de l'anatomie corticale de chaque sujet. Nous avons mis au point une methode de comparaison intertache qui permet d'eliminer la variabilite inter-individuelle par regression lineaire. Nous avon tache qui permet d'eliminer la variabilite inter-individuelle par regression lineaire. Nous avons pu ainsi quantifier le degre de recouvrement entre les zones d'activations impliquees dans deux taches presentant des composantes fonctionnelles communes, et etablir les liens avec les operations effectuees par les populations de neurones corticaux. En particulier, nous avons etudie quatre taches de la main, presentant des composantes sensorielles et ou motrices en commun : mouvements des doigts, exploration haptique d'objets, stimulation tactile, stimulation proprioceptive. Nous avons montre que ces taches generent des activations dans les regions sensori-motrices primaires et associatives. L'analyse quantitative de la region du sillon central controlateral a revele des zones de recouvrement entre les activations induites par les differentes taches, et a permis de caracteriser precisement la distribution spatiale de ces activationsFunctional resonance magnetic imaging (fmri) is one of the most efficient techniques for understanding the cerebral functions in human (non-invasive, spatial and temporal resolutions, individual analysis in relation with the cortical anatomy), but it presents important variabilities. We defined an original method of analysis of the functional signal, which allows to extract robust informations on cerebral functions. We took into account the noise of the images, the temporal drift, as well as the influence of large vessels. We developed and applied an original statistical method (conditional analysis) and thresholding techniques that allow to reveal compact zones which are activated by the execution of a behavioural task. The spatial extension of these compact zones enables to quantify the activations revealed in different regions of interest that were defined on the basis of the cortical anatomy of each subject. We developed a method of comparison between tasks that permits to eliminate the individual variability thanks to a linear regression. We quantified thus the degree of overlap between activation zones involved in two tasks sharing common functional components, and we relate it to the operations of populationsticulartical neurons. In particular, we studied four tasks of the hand which present common sensorial and motor components: finger movements, haptic exploration, tactile stimulation, and proprioceptive stimulation. We found that these tasks produce activations in the primary and associative sensorimotor areas. Quantitative analysis in the region of the controlateral central sulcus revealed zones of overlap between the activations induced by the different tasks, and allowed to precisely define the spatial distribution of these activations
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Moulier, Buchbinder Virginie. "Etude en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle des corrélats cérébraux de l’excitation sexuelle chez des patients pédophiles." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066747.
Full textAbstract:
Les abus sexuels commis sur les enfants constituent un problème de santé publique grave et fréquent. La pédophilie est une paraphilie, dont les bases cérébrales sont encore peu connues et dont la prise en charge thérapeutique peut s’avérer délicate. Depuis plus d’une dizaine d’années, le développement des techniques d’imagerie cérébrale a permis l’exploration anatomique et fonctionnelle du cerveau humain et a renouvelé les perspectives en matière de connaissances des bases neurales de la sexualité. Dans la première partie de cette thèse, nous avons cherché à approfondir nos connaissances sur les régions cérébrales impliquées dans l’excitation sexuelle chez les volontaires sains hétérosexuels à l’aide d’un paradigme expérimental impliquant la présentation de stimuli photographiques et de stimuli vidéos. Un système de pléthysmographie pénienne volumétrique adapté à l’environnement IRM a été développé. Chez les volontaires sains, nous avons mis en évidence que la phase initiale de la tumescence pénienne en réponse à des stimuli sexuels visuels de type photographique était contrôlée par un ensemble de régions du cortex frontal, pariétal, du gyrus cingulaire antérieur et de l’insula. En outre, le système des neurones miroirs pourrait participer à la médiation de l’excitation sexuelle, induite par l’observation d’activités sexuelles présentées dans des extraits vidéo. En effet, le niveau d’activation des régions appartenant au système des neurones miroirs était corrélé avec l’amplitude de l’érection pénienne. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons cherché à explorer les corrélats cérébraux de l’excitation sexuelle chez les personnes souffrant de pédophilie. Dans une étude de groupe, nous avons mis en évidence que les patients pédophiles présentaient un pattern d’activation différent de celui des volontaires sains. Conformément à notre hypothèse principale, lors de la présentation de photographies d’enfants ordinaires sans caractère pornographique, le gyrus orbitaire antérieur droit s’activait plus chez les patients pédophiles que chez les témoins, ce qui pourrait représenter le corrélat neural de l’évaluation par ces patients de ces photographies d’enfants comme stimuli ayant une signification sexuelle. De plus, plusieurs régions considérées dans notre modèle comme jouant un rôle inhibiteur, telles que le gyrus temporal moyen droit et le noyau caudé gauche, présentaient un défaut d’activation chez les patients pédophiles étudiés comparés aux témoins. Enfin, nous avons mené une étude longitudinale en IRM fonctionnelle d’un patient pédophile avant puis sous traitement par agoniste de la GnRH (leuproréline). En réponse à la présentation de photographies ordinaires d’enfants, le patient présentait une réduction de l’activation dans le cortex orbitofrontal droit lors de la séance sous traitement par rapport à la séance avant traitement. Une telle réduction ne s’observait pas chez le sujet témoin. En conclusion, ces résultats, qui demandent à être confirmés par une étude portant sur des échantillons plus larges, indiquent que le cortex orbitofrontal droit pourrait être impliqué dans l’attribution par ces patients d’un caractère sexuellement motivant à des stimuli représentant des enfants. De plus, ces résultats suggèrent que cette activité du cortex orbitofrontal droit est réduite sous l’effet de la diminution de la testostérone plasmatique induite pharmacologiquement.
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Dinomais, Mickael. "Etude du cortex sensori-moteur en Imagerie par Résonance Magnétique Fonctionnelle : du sujet sain à l'enfant avec paralysie cérébrale." Phd thesis, Université d'Angers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01021084.
Full textAbstract:
La paralysie cérébrale (PC) est définie comme un trouble du mouvement secondaire à une lésion cérébrale précoce non progressive. C'est la première cause de handicap moteur de l'enfant. La médecine physique et de réadaptation a donc un intérêt particulier à l'étude du contrôle centrale de la motricité (motricité-cérébrale) aussi bien en termes d'organisation que de réorganisation après lésion, et ce, afin de proposer de nouvelles méthodes de rééducation motrice. Après avoir montré, chez le sujet sain, que la motricité-cérébrale pouvait être étudiée, en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), par l'observation du mouvement et le mouvement passif, nous démontrons que l'IRMf " de repos " peut étudier la connectivité fonctionnelle du réseau sensori-moteur chez l'enfant avec PC. D'autre part, dans cette population, l'observation d'une main parétique active le réseau sensori-moteur comme attendu chez le sujet sain, avec une prédominance d'activation dans le cortex moteur primaire lésé. Aussi, lorsque l'on combine cette tâche d'observation du mouvement à un mouvement passif congruent de la main parétique, on observe une activation plus importante des aires sensori-motrices, notamment des aires de " haut niveau ". Cette tâche de mouvement vidéo-guidé nous semble pouvoir constituer une tâche de rééducation motrice dont l'efficience sera à tester ultérieurement. Enfin, nous exposons l'accident vasculaire néonatal comme modèle d'étude de la plasticité postlésionnelle, notamment pour différencier la plasticité " mal-adaptative " de la plasticité efficiente.
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Dinomais, Mickaël. "Etude du cortex sensori-moteur en imagerie par Résonance Magnétique Fonctionnelle : du sujet sain à l'enfant avec paralysie cérébrale." Angers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01021084.
Full textAbstract:
La paralysie cérébrale (PC) est définie comme un trouble du mouvement secondaire à une lésion cérébrale précoce non progressive. C'est la première cause de handicap moteur de l'enfant. La médecine physique et de réadaptation a donc un intérêt particulier à l'étude du contrôle centrale de la motricité (motricité-cérébrale) aussi bien en termes d'organisation que de réorganisation après lésion, et ce, afin de proposer de nouvelles méthodes de rééducation motrice. Après avoir montré, chez le sujet sain, que la motricité-cérébrale pouvait être étudiée, en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), par l'observation du mouvement et le mouvement passif, nous démontrons que l'IRMf " de repos " peut étudier la connectivité fonctionnelle du réseau sensori-moteur chez l'enfant avec PC. D'autre part, dans cette population, l'observation d'une main parétique active le réseau sensori-moteur comme attendu chez le sujet sain, avec une prédominance d'activation dans le cortex moteur primaire lésé. Aussi, lorsque l'on combine cette tâche d'observation du mouvement à un mouvement passif congruent de la main parétique, on observe une activation plus importante des aires sensori-motrices, notamment des aires de " haut niveau ". Cette tâche de mouvement vidéo-guidé nous semble pouvoir constituer une tâche de rééducation motrice dont l'efficience sera à tester ultérieurement. Enfin, nous exposons l'accident vasculaire néonatal comme modèle d'étude de la plasticité postlésionnelle, notamment pour différencier la plasticité " mal-adaptative " de la plasticité efficienteCerebral palsy (CP) is a non-progressive injury to the developing central nervous system resulting in permanent disorders of the development of movement and posture, causing activity limitation. Therefore physical and rehabilitation medicine has a particular interest in the study of organization and reorganization of the sensorimotor cortex following early brain injury in order to propose new methods for motor rehabilitation. We first showed that motor cortex could be analyzed in functional magnetic resonance imaging (fMRI) using action-observation and passive movement tasks. We then demonstrated in patients with unilateral CP that resting state analysis could study functional connectivity in sensorimotor system. Moreover, our work showed that observing hand movement produced, in CP patients, large bilateral activations in temporo-parieto-fronto-occipital network, comprising most of the nodes of the well described action-observation network. For either side, observing hand movements recruits the primary motor cortex, contralateral to the viewed hand, as would be expected in healthy persons. In addition, we showed that the combination of observation of congruent hand movement simultaneously to passive movement of the paretic hand recruits more motor areas, giving neuronal substrate to propose video-guided passive movement of paretic hand in CP rehabilitation. Finally we present the perinatal stroke as a well suited model to analyze the postlesional neural plasticity notably the "mal-adaptive" plasticity
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Seizeur, Romuald. "Etude du faisceau cortico-spinal en tractographie déterministe." Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1B153.
Full textAbstract:
L’IRM permet une étude des structures cérébrales in vivo. L’IRM du tenseur de diffusion permet l’étude des faisceaux de fibres, la tractographie en donne une visualisation graphique. Qu’il s’agisse des modèles de diffusion ou des algorithmes de tractographie, la validation anatomique est difficile à réaliser. Elle est un préalable nécessaire à la compréhension des images des pathologies du système nerveux. Nous avons étudié le faisceau cortico-spinal (FCS) en tractographie déterministe avec des algorithmes disponibles en routine clinique. Le FCS a un intérêt majeur, il véhicule la motricité volontaire. Son atteinte provoque un déficit moteur. Son étude en tractographie est rendue complexe par le nombre de croisements avec les autres faisceaux. Nous avons mené trois études sur le FCS après avoir obtenu les tractographies par quatre algorithmes déterministes avec deux régions d’intérêt dont l’une d’elles était segmentée à partir des données d’IRM fonctionnelles de la motricité de la main. La première étude a tenté une validation anatomique sur 15 droitiers. En réalisant une étude comparative par deux neuroradiologues des tractographies des FCS, nous avons déterminé l’algorithme donnant la meilleure concordance. La deuxième a étudié la fraction d’anisotropie, la diffusivité moyenne et le coefficient plan du tenseur pour chercher une asymétrie du FCS. La troisième a porté sur 15 droitiers et 10 gauchers. Nous avons cherché une influence de la latéralité des sujets étudiés sur les différents paramètres des FCS obtenus. La meilleure concordance entre les algorithmes étudiés ne met pas évidence celui qui est le plus robuste mathématiquement. Nous avons trouvé une asymétrie du FCS corrélée à l’indice de latéralitéMRI allows brain structures study in vivo. Tensor diffusion imaging permits the study of white matter fibres; tractography provides a visualization of fibres bundles. Anatomic validation is challenging for diffusion models and tractography algorithms. This validation is necessary for images (from DTI and tractography) of nervous system pathologies understanding. We studied corticospinal tract (CST) with determinist tractography algorithms used in clinical routine. CST is the major tract of voluntary movement and its lesions can result in varying levels of palsy. The crossing fibre regions make the tractography study difficult. We performed three studies on CST tractography. Four deterministic algorithms were used. We used two regions of interest, one was segmented by anatomical knowledge, the second was segmented using functional MRI (hand motor activation). The first study (on 15 right-handed subjects) tried to evaluate tractography provided by algorithms via comparative analysis by expert neuroradiologists. The second study the fractional anisotropy, the mean diffusivity and the planar coefficient tensor to try to find a CST asymmetry. The third study was performed on 15 right-handed and 10 left-handed subjects. We tried to corroborate the asymmetry to laterality index. The concordance between expert neuroradiologists did not ranked first the mathematically most robust algorithm. The results showed an asymmetry correlated to the laterality index
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Ranjeva, Jean-Philippe. "Détermination de l'activité corticale, de la connectivité fonctionnelle et de la connectivité effective cérébrale par IRM [Imagerie par Résonance Magnétique] fonctionnelle : application à l'étude des processus cérébraux compensatoires au stade précoce de la sclérose en plaques." Aix-Marseille 2, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX20697.
Full text
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Rousseau, Pierre-François. "Etude des mécanismes d'actions neurobiologiques de la thérapie EMDR dans le trouble de stress post-traumatique." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0527/document.
Full textAbstract:
Le Trouble de Stress Post-Traumatique (TSPT) est une pathologie fréquente, touchant près de 8 % de la population générale. Cette pathologie psychiatrique s’exprime par un carré symptomatique incluant un syndrome de répétition, d’évitement, une hyperactivation neurovégétative ainsi qu’une altération négative des cognitions et de l’humeur. Un des traitements les plus efficaces dans cette pathologie est une psychothérapie nommée EMDR pour Eye Movement Desensitization and Reprocessing. Bien que cette thérapie ne soit plus à faire la preuve de son efficacité, les mécanismes d’actions de celle-ci demeurent encore aujourd’hui à l’état d’hypothèse. L’objectif de notre travail de thèse fut d’explorer le mécanisme d’action de la thérapie EMDR à travers différents paradigmes en EEG, TEP-scanner et IRMf, en comparant l’activité cérébrale avant et après traitement ou pendant les stimulations bilatérales alternées. Nous avons pu démontrer que la thérapie EMDR modifiait l’activité cérébrale d’un réseau cérébral impliqué dans le traitement émotionnel et la mémoire et d’une structure en particulier, le précuneus. Les stimulations bilatérales alternées qui sous-tendent l’action de l’EMDR activent elles aussi une partie de ce réseau expliquant l’impact de l’EMDR sur la mémoire traumatique. Pour la première fois, nous avons également montré que l’activité du précuneus avant traitement est capable de prédire l’intensité de la diminution des symptômes de TSPT. La durée du sommeil paradoxal avant traitement permet quant à elle de prédire le nombre de séances nécessaires pour obtenir la rémissionPost-Traumatic Stress Disorder (PTSD) is a common condition affecting nearly 8% of the general population. This psychiatric pathology is expressed by a symptomatic square including a syndrome of repetition, avoidance, neurovegetative hyperactivation and a negative alteration of cognitions and mood. One of the most effective treatments in this pathology is a psychotherapy called EMDR for Eye Movement Desensitization and Reprocessing. Although this therapy no longer needs to prove its effectiveness, its mechanisms of action are still at the hypothesis stage today. The objective of our thesis work was to explore the mechanism of action of EMDR therapy through different paradigms in EEG, PET-scanner and fMRI, comparing brain activity before and after treatment or during bilateral alternating stimuli. We were able to demonstrate that EMDR therapy altered the brain activity of a brain network involved in emotional treatment and memory and of a particular structure, the precuneus. The alternating bilateral stimuli underlying the action of EMDR also activate part of this network explaining the impact of EMDR on traumatic memory. For the first time, we also have shown that the activity of the precuneus before treatment is able to predict the magnitude of the decrease in PTSD symptoms. The length of REM sleep before treatment can predict the number of sessions needed to reach remission
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Operto, Grégory. "Analyse structurelle surfacique de données fonctionnelles cétrébrales." Aix-Marseille 3, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX30060.
Full textAbstract:
Les images fonctionnelles par résonance magnétique contiennent une mesure de l'activité cérébrale en chaque point du cerveau. Si de nombreuses méthodes existent, l'analyse automatique de ces données reste un problème ouvert. Notamment, la très grande majorité des méthodes considère ces données de façon volumique, dans le domaine 3D d'acquisition. Pourtant, l'essentiel de l'activité a lieu dans le cortex, qui peut être considéré comme une surface. Considérer les données sur la surface corticale présente beaucoup d'avantages : d'une part sa géométrie peut être prise en compte dans toutes les étapes de traitement, d'autre part la prise en compte de l'ensemble du volume réduit le pouvoir de détection des tests statistiques généralement employés. Cette thèse propose ainsi une extension du champ d'application des méthodes volumiques vers le domaine surfacique en abordant la projection des données sur la surface, l'analyse multi-sujets ainsi que l'estimation de la validité des résultatsFunctional data acquired by magnetic resonance contain a measure of the activity in every location of the brain. If many methods exist, the automatic analysis of these data remains an open problem. In particular, the huge majority of these methods consider these data in a volume-based fashion, in the 3D acquisition space. However, most of the activity is generated within the cortex, which can be considered as a surface. Considering the data on the cortical surface has many advantages : on one hand, its geometry can be taken into account in every processing step, on the other hand considering the whole volume reduces the detection power of usually employed statistical tests. This thesis hence proposes an extension of the application field of volume-based methods to the surface-based domain by adressing problems such as projecting data onto the surface, performing surface-based multi-subjects analysis, and estimating results validity
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Michel, Vincent. "Understanding the visual cortex by using classification techniques." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112202.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous présentons différentes méthodes d'apprentissage statistique pouvant être utilisées pour comprendre le code neuronal des fonctions cognitives, en se basant sur des données d'Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (lRMf). Nous nous intéressons principalement à l'étude de la localisation spatiale des entités impliquées dans le codage, et leur influence respective dans le processus cognitif, en nous focalisant sur l'étude du cortex visuel. Après avoir introduit les notions de codage neuronal et d'imagerie fonctionnelle, nous étudions les limites de l'approche classique d'analyse des données d'IRMf, et les différents avantages apportés par une méthode d'analyse récente, l'inférence inverse. Enfin, nous détaillons les méthodes d'apprentissage statistique utilisées dans le cadre de l'inférence inverse, et nous les évaluons sur un jeu de données réelles. Dans une seconde partie, nous décrivons les trois principales contributions de cette thèse. Tout d'abord, nous introduisons une approche Bayésienne pour la régularisation parcimonieuse, généralisant au sein d'un même modèle différentes régularisations Bayésiennes. Ensuite nous proposons un algorithme de coalescence supervisé qui tient compte de l'information spatiale contenue dans les images fonctionnelles, et qui semble être bien adaptée au cas de l'inférence entre sujets. Finalement, nous proposons d'inclure l'information spatiale au sein d'un modèle de régularisation, qui peut être utilisé dans un cadre de prédiction, et permet d'extraire des ensembles connexes de voxels prédictifs. Cette approche est bien adaptée à l'étude de la localisation spatiale du codage neuronalLn this thesis, we present different approaches for statistical learning that can be used for studying the neural code of cognitive functions, based on brain functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) data. Ln particular, we study the spatial organization of the neural code, i. E. The spatial localization and the respective weights of the different entities implied in the neural coding. Ln this thesis, we focus on the visual cortex. Ln the first part of this thesis, we introduce the notions of functional architecture, neural coding and functional imaging. Then, we study the limits of the classical approach for the characterization of the neural code fram fMRI images, and the advantages of a recent method of analysis, namely inverse inference. Finally, we detail the statistical learning approaches used for inverse inference, and we evaluate them on real data. Ln a second part, we describe the three main contributions of this thesis. First, we introduce a Bayesian framework for sparse regularization, that generalizes two reference approaches. Then, we propose a supervised clustering method, that takes into account the spatial structure of the images. The resulting weighted maps are easily interpretable, and this approach seems particularly interesting in the case of inter-subjects inference. The last contribution of this thesis aims at including the spatial information into the regularization framework. This regularization is th us used in both regression and classification settings, and extracts clusters of predictive voxels. This approach is well suited for the decoding problem addressed in this thesis
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Chahboune, Halima. "Observation du cortex cérébral par résonance magnétique nucléaire au cours du cycle veille-sommeil du rat : développements méthodologiques, instrumentaux et monitorage des signaux physiologiques." Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO10154.
Full text
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Bodin, Clémentine. "Le cortex vocal chez le primate : une investigation anatomo-fonctionnelle." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0647.
Full textAbstract:
La communication vocale fait partie intégrante du langage humain, mais se retrouve également chez les autres primates. La question est de savoir si ces facultés partagées se reflètent dans des traitements cérébraux similaires de l’information vocale. L’objectif de cette thèse fut d’explorer les substrats anatomiques et fonctionnels de la perception vocale chez les primates en adoptant une approche comparative. Il s'articulait autour de deux axes de recherche principaux : I. L'étude anatomique-fonctionnelle des aires temporales de la voix (TVAs) en relation avec l'anatomie du sillon temporal supérieur (STS) chez l'homme. Nous avons montré une correspondance entre l'activité fonctionnelle dans les TVA et la région profonde du STS bilatéralement; celle-ci était moins systématique au niveau individuel due à la présence de plis de passage (PP). L'étude de la connectivité structurelle a révélé qu'il s'agissait de lieux de passage privilégiés de la substance blanche reliant les deux bords du sillon. II. Dans un deuxième axe, nous avons réalisé une étude comparative des aires de la voix chez l'homme et le macaque rhésus par imagerie fonctionnelle. Plusieurs régions cérébrales, plus sensibles à la voix humaine chez l'homme et aux vocalisations de singes chez le singe, ont été trouvées chez les deux espèces, principalement dans le lobe temporal. Ensemble, les résultats suggèrent l'existence d'un réseau cortical complexe dédié au traitement des vocalisations des congénères, relativement conservé chez les primates et présentant une grande variabilité individuelle inhérente à ses fonctions sociales de haut niveauVocal communication, which is integrated into human language, can also be found in the behavior of other primates. The question is whether these similarities are reflected in similar cerebral processes of this information. This thesis aimed to explore the anatomical and functional substrates of voice perception in primates by adopting a comparative approach. It was structured around two main research axes: I. The anatomical-functional investigation of temporal voice areas (TVAs) in relation to the anatomy of the superior temporal sulcus (STS) in humans. In this perspective, functional activity in the TVAs was found maximal in the deepest region of the STS bilaterally. However, this relationship was less systematic at the individual level, mainly due the presence of plis de passage (PP) that constitute an important source of variability. Investigation of the underlying structural connectivity revealed that they constituted preferential white matter crossing places connecting the two banks of the sulcus. II. In a second axis, we performed a comparative study of voice areas in humans and monkeys through functional imaging. Several voice areas (brain areas more sensitive to human voice in humans and to monkey vocalizations in monkeys compared to vocalizations of other species or non-vocal sounds) were found in both species, mainly in the temporal lobe. Together, the results suggest the existence of a complex cortical network dedicated to the processing of conspecific vocalizations, relatively conserved across primates and exhibiting a high individual variability inherent in its high-level social functions
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Querbes, Olivier. "Mesure de l'épaisseur corticale en IRM : application au diagnostic précoce individuel de la maladie d'Alzheimer et à la notion de réserve cognitive." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/1597/.
Full textAbstract:
L'étude de l'atrophie cérébrale par IRM suscite un intérêt croissant, notamment pour le diagnostic précoce de la maladie d'Alzheimer (MA). En effet, l'atrophie caractéristique de la MA est mesurable sur une image IRM et semble apparaître avant même les signes cliniques (hypothèse de la réserve cognitive). Malheureusement, les méthodes existantes de mesure de l'atrophie, souvent basées sur des mesures de volume, sont encore largement inadaptées à la pratique clinique. Pour pallier ce problème, nous avons développé une méthode automatique et rapide de mesure de l'épaisseur corticale sur IRM, basée sur la résolution de l'équation de Laplace (Jones et al. , Journal/Hum Brain Mapp 2000). A partir de ces mesures, nous avons dérivé un index individuel d'atrophie pouvant s'adapter à n'importe quelle maladie neurodégénérative / développementale, appelé Normalized Thickness Index (NTI) (Querbes et al. , Journal/Brain 2009). Cet index a été validé sur le modèle pathologique de la MA à partir d'une large population de 440 sujets. Nous avons montré qu'il permettait de séparer à 85% les sujets sains des patients MA. Nous avons aussi mis en évidence plusieurs résultats étayant l'hypothèse de la réserve cognitive, montrant ainsi que le NTI permettait de révéler des signes anatomiques caractéristiques de la MA bien avant que les sujets n'expriment cliniquement la maladie, et ce d'autant plus que le niveau d'éducation du sujet est élevé. Le NTI permet ainsi, dans 76% des cas, d'anticiper la MA à l'échelon individuel deux ans avant l'apparition des signes cliniques ; il est donc un candidat sérieux pour l'aide au diagnostic précoce de la MA, mais doit encore être validé dans le cadre d'une vaste étude populationnelle. Nous avons enfin obtenu des résultats préliminaires sur d'autres pathologies (dyslexie, maladie de Parkinson), mettant en évidence des atrophies significatives caractéristiques de ces maladies. Un NTI pourrait ainsi être défini pour chacune de ces pathologies, et ceci fera l'objet d'études futuresBrain atrophy measured by magnetic resonance structural imaging has been proposed as a surrogate marker for the early diagnosis of Alzheimer's disease. Studies on large samples are still required to determine its practical interest at the individual level, especially with regards to the capacity of anatomical magnetic resonance imaging to disentangle the confounding role of the cognitive reserve in the early diagnosis of Alzheimer's disease. One hundred and thirty healthy controls, 122 subjects with mild cognitive impairment of the amnestic type and 130 Alzheimer's disease patients were included from the ADNI database and followed up for 24 months. After 24 months, 72 amnestic mild cognitive impairment had converted to Alzheimer's disease (referred to as progressive mild cognitive impairment, as opposed to stable mild cognitive impairment). For each subject, cortical thickness was measured on the baseline magnetic resonance imaging volume. The resulting cortical thickness map was parcellated into 22 regions and a normalized thickness index was computed using the subset of regions (right medial temporal, left lateral temporal, right posterior cingulate) that optimally distinguished stable mild cognitive impairment from progressive mild cognitive impairment. We tested the ability of baseline normalized thickness index to predict evolution from amnestic mild cognitive impairment to Alzheimer's disease and compared it to the predictive values of the main cognitive scores at baseline. In addition, we studied the relationship between the normalized thickness index, the education level and the timeline of conversion to Alzheimer's disease. Normalized thickness index at baseline differed significantly among all the four diagnosis groups (P_0. 001) and correctly distinguished Alzheimer's disease patients from healthy controls with an 85% cross-validated accuracy. Normalized thickness index also correctly predicted evolution to Alzheimer's disease for 76% of amnestic mild cognitive impairment subjects after cross-validation, thus showing an advantage over cognitive scores (range 63-72%). Moreover, progressive mild cognitive impairment subjects, who converted later than 1 year after baseline, showed a significantly higher education level than those who converted earlier than 1 year after baseline. Using a normalized thickness index-based criterion may help with early diagnosis of Alzheimer's disease at the individual level, especially for highly educated subjects, up to 24 months before clinical criteria for Alzheimer's disease diagnosis are met
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Foubet, Ophélie. "Characterization of the Ferret Neocortical Development using Structural Magnetic Resonnance Imaging." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC171/document.
Full textAbstract:
Le néocortex humain est particulièrement plissé. Des variations de plissement cortical ont été associées à certaines maladies neuro-développementales comme l’autisme ou la schizophrénie. Il est cependant difficile de savoir ce qu’impliquent ces différences de motif, au delà d’être des marqueurs de variations de la structure interne du cortex. Au cours du développement, les plis corticaux apparaissent chez l’humain pendant le dernier trimestre de gestation, simultanément avec le développement de sa connectivité. Aujourd’hui la communauté scientifique semble se retrouver sur des théories qui relient l’émergence des plis à l’organisation cytoarchitectonique et fonctionnelle du cortex. Nous avons développé une hypothèse de plissement prenant également en compte le stress mécanique engendré par la croissance des tissus ainsi que son rôle dans une possible rétro-action mécanique des plis sur l’organisation interne du cortex. Grâce à son développement en partie post-natal, le furet apparait comme un modèle animal idéal pour l’étude de l’organisation et du plissement cortical. A partir de données d’IRM structurales, nous avons segmenté et reconstruit en trois dimensions les surfaces piale et interne du cortex de 28 cerveaux de furets, afin de mener des analyses de surface et d’épaisseur corticale. Par une description anatomique précise du plissement du cortex du furet, basée sur l’étude de cartes de courbure, nous montrons la présence inattendue de plis déjà au 4ème jour après la naissance (P4). Par ailleurs, l’analyse longitudinale du plissement du cortex à partir d’algorithmes de recalage, suggère un gradient rostro-caudal dans la croissance de la surface corticale qui pourrait être impliqué dans la gyrification. En effet, les aires corticales les plus rostrales, plus grandes, et plus plissées à l’âge adulte, semblent croitre plus tôt et plus vite au cours du développement, en comparaison avec les régions caudales plus petites, et moins plissées chez l’adulte. L’analyse de l’épaisseur corticale révèle une corrélation entre l’épaisseur du cortex et la localisation des gyri et sulci. Cependant cette corrélation n’apparait qu’à partir du 8ème jour après la naissance, soit après la formation des plis à P4. L’ensemble de nos résultats suggère donc un possible effet mécanique du plissement du cortex sur son épaisseur, et donc potentiellement sur son organisation cytoarchitectonique et sa connectivitéThe human neocortex is highly folded. Its folding pattern has been associated with neurodevelopmental conditions, like autism or schizophrenia. It is still difficult, however, to understand what theses differences may imply, beyond being a marker of underlying variations in cortical organization. During development, folds appear during the last semester of gestation in human, synchronously with connective development. Nowadays, researchers recognize the existence of a relationship between the geometry of neocortical folds, and its cytoarchitectonic and functional organization. We have developed a hypothesis considering the role that mechanical stress can play in the determination of neocortical organization. The ferret appears as an ideal animal model to study the link between folding and cortical organization, as both processes in the ferret take place after birth. We segmented and reconstructed the pial and white matter cortical surfaces from 28 ferret brain structural MR images, and used them for surface and cortical thickness analysis. We highlight an unexpected significant presence of folds at postnatal day 4 (P4), on curvature maps of the pial surface. Besides, longitudinal analyses of the pial folding using meshes registration suggest the presence of a gradient in surface expansion that can be related to gyrification. The larger rostral areas — that turn to be more folded in adult brains — seem to expand earlier and faster than caudal regions with smaller surface area. In cortical thickness analysis, the correlation between pial surface curvature and thickness reveals a variation of cortical thickness in gyri and sulci. However, this correlation appears after postnatal day 8, thus after the emergence of folds around P4.Together, our results suggest a possible mechanical causal effect of folding on the thickening of the cortex and on its cytoarchitectonic and connective development
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Lenglet, Christophe. "Geometric and variational methods for diffusion tensor MRI processing." Nice, 2006. http://www.theses.fr/2006NICE4083.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée au développement d'outils de traitement pour l'Imagerie par Résonance Magnétique du Tenseur de Diffusion (IRM-TD). Cette technique d'IRM récente est d'une grande importance pour comprendre le fonctionnement du cerveau ou pour améliorer le diagnostic de pathologies neurologiques. Nous proposons des méthodes de traitement basées sur la géométrie Riemannienne, les équations aux dérivées partielles et les techniques de propagation de front. La première partie de ce travail est théorique. Après des rappels sur le système nerveux humain, l'IRM et la géométrie différentielle, nous étudions l'espace des lois normales multivariées. L'introduction d'une structure Riemannienne sur cet espace nous permet de définir des statistiques et des schémas numériques intrinsèques qui sont à la base des algorithmes proposés dans la seconde partie. Les propriétés de cet espace sont importantes pour l'IRM-TD car les tenseurs de diffusion sont les matrices de covariance de lois normales modélisant la diffusion des molécules d'eau en chaque voxel du milieu imagé. La seconde partie est méthodologique. Nous y introduisons des approches originales pour l'estimation et la régularisation d'IRM-TD. Puis nous montrons comment évaluer le degré de connectivité entre aires corticales et introduisons un modèle statistique d'évolution de surface permettant de segmenter ces images. Finalement, nous proposons une méthode de recalage non-rigide. La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'analyse des connexions entre le cortex cérébral et les noyaux gris centraux, impliquées dans des tâches motrices, et à l'étude du réseau anatomo-fonctionnel du cortex visuel humainThis thesis deals with the development of new processing tools for Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging (DT-MRI). This recent MRI technique is of utmost importance to acquire a better understanding of the brain mechanisms and to improve the diagnosis of neurological disorders. We introduce new algorithms relying on Riemannian geometry, partial differential equations and front propagation techniques. The first part of this work is theoretical. After a few reminders about the human nervous system, MRI and differential geometry, we study the space of multivariate normal distributions. The introduction of a Riemannian structure on that space allows us to define statistics and intrinsic numerical schemes that will constitute the core of the algorithms proposed in the second part. The properties of that space are important for DT-MRI since diffusion tensors are the covariance matrices of normal laws modeling the diffusion of water molecules at each voxel of the acquired volume. The second part of this thesis is methodological. We start with the introduction of original approaches for the estimation and regularization of DT-MRI. We then show how to evaluate the degree of connectivity between cortical areas. Next, we introduce a statistical surface evolution framework for the segmentation of those images. Finally, we propose a non-rigid registration method. The last part of this thesis is dedicated to the application of our tools to two important neuroscience problems: the analysis of the connections between the cerebral cortex and the basal ganglia, implicated in motor tasks, and the study of the anatomo-functional network of the human visual cortex
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Gros, Hélène. "Mise au point et validation d'un paradigme expérimental en imagerie fonctionnelle événementielle par résonnance magnétique : application au traitement perceptif visuel de stimuli linguistiques." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30060.
Full textAbstract:
Nous proposons un protocole expérimental alliant une période d'amorçage avec des stimuli en présentation unique pour étudier l'implication des cortex visuels associatifs dans la perception de stimuli linguistiques élémentaires. Pour cela, 2 sets de stimuli sont utilisés, l'un linguistique (des lettres uniques), l'autre non-linguistique (des figures géométriques simples) et un stimulus ambigu (le " O "), qui, sous les mêmes caractéristiques physiques, peut être interprété soit comme une lettre soit comme une figure géométrique. Une première étude a été menée en IRM fonctionnelle événementielle. Une analyse de groupe puis deux analyses à partir des données individuelles (l'une fondée sur l'étendue des activations, l'autre sur l'intensité du signal) ont montré une spécialisation du cortex occipito-temporal gauche dans le traitement des graphèmes. .We propose an experimental design based on a priming paradigm with single visual stimuli to study the role of extrastriate cortex in the perceptual processing of simple linguistic stimuli. We used two sets of stimuli, a linguistic one that consisted of single letters, and a non-linguistic one that consisted of familiar geometric figures; in addition, the ambiguous stimulus "O", which could be categorized either as a letter or as a familiar geometric figure, was primed by both categorical sets. A first study was conducted with an event-related fMRI protocol. The group analysis and the individual analysis on both the extend and intensity of activations showed that the left occipito-temporal cortex was specifically involved in grapheme processing. .
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Hoffart, Louis. "Etude de la dynamique des conséquences fonctionnelles périphériques et centrales de lésions oculaires focales." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX20671/document.
Full textAbstract:
Le cerveau montre d’étonnantes capacités d’adaptation aux modifications des entrées sensorielles, celles-ci pouvant avoir pour origine une modification de l’environnement ou être liées à une pathologie de l’organe récepteur lui-même. Les techniques d’imagerie fonctionnelle permettent d’étudier l’impact d’une atteinte du récepteur sensoriel du système visuel, la rétine, sur le fonctionnement et les capacités de réorganisation du cortex visuel primaire. Le but de ce travail était d’ouvrir des pistes de recherche sur les conséquences fonctionnelles centrales et périphériques de pathologies oculaires se manifestant toute par un scotome visuel important. Dans un premier temps, nous avons étudié l’organisation fonctionnelle du cortex visuel humain en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf) à haut champ (3T). Le but de cette étude était de cartographier et de délimiter de manière reproductible les aires visuelles de bas niveau (V1, V2 et V3) par la réalisation de cartes corticales rétinotopiques. Nous avons développé un protocole expérimental spécifique afin d’étudier, chez le sujet sain, les modifications de l’organisation rétinotopique corticale en présence d’une interruption locale de stimulation rétinienne (scotome artificiel). Ce protocole a ensuite été appliqué chez un patient présentant une maculopathie en phase aiguë et après récupération fonctionnelle. Cette étude confirme la possibilité de mesurer sur la surface corticale des zones d’activités différentielles correspondant à une modification localisée de la sensibilité rétinienne et permettra, dans le cas d’atteintes rétiniennes évolutives, d’étudier les phénomènes de plasticité corticale au cours de l’évolution de ces pathologies. Dans un second temps, nous avons mis au point un dispositif d’imagerie optique afin de caractériser l’organisation rétinotopique de l’aire V1 chez le rat. Le développement de cette méthode va nous permettre de lancer deux études importantes. Premièrement, nous étudierons la cinétique des modifications de la carte rétinotopique et de l’activité neuronale afin d’évaluer le rôle respectif des phénomènes de plasticité corticale ou de modification du gain neuronal dans la réorganisation fonctionnelle du cortex visuel après lésion rétinienne. Ces résultats 3 seront à comparer aux données acquises en IRMf chez l’homme. Deuxièmement, cette méthode est le préalable à une étude complémentaire qui a pour but de tester l’impact fonctionnel d‘implants rétiniens chez le rat. Les lésions oculaires impliquent aussi des réorganisations locales, en particulier vasculaires dont les conséquences fonctionnelles sont mal connues. Nous avons donc développé en parallèle des modèles de lésions périphérique permettant l’étude des conséquences sur la rétinotopie d’un scotome induit à la suite d’une atteinte sensorielle périphérique. Ce travail ouvre plusieurs perspectives quant à l’exploration fonctionnelle dans des pathologies comme la DMLAThe brain shows a high ability to reorganize following alteration of sensorial input that may result from modification of the environment or disease of sensorial organs. Modern functional imagery techniques allow to examine the impact on the visual system of such alterations. The aim of this thesis was to develop new approaches for studying at the cortical level, functional consequences of ocular disease associated with a significant visual scotoma. In the first section of this thesis, we used high-field (3T) functional magnetic resonance imaging (fMRI) to study the cortical functional architecture. Our goal was to map the retinotopic organization of human early visual cortical areas (V1, V2, V3). By this method, we identified modifications of retinotopic organization induced by a focal loss of retinal stimulation (artificial scotoma) and we observed the cortical projections of artificial scotoma on healthy subjects by the mean of a specific stimulus. In the following part of the experimentation, this protocol was used on a patient who showed a maculopathy at the acute stage and after recovery. This study confirms the ability to evaluate the cortical representation (size and location) of a focalized modification of the retinal sensibility threshold and could serve as a basis for the future investigation of cortical plasticity in the visual cortex following retinal diseases. The second section of this thesis was directed to the development of optical imaging intrinsic signals on small animals. Our goals were to characterize the retinotopic organization of rat’s visual cortex. With this method, we will investigate the kinetics of cortical remapping and modifications of the neuronal activity level following retinal lesion. These results will be compared to the data previously acquired by fMRI in humans. Another application of our method will be to study the functional impact of retinal prosthesis. Ocular lesions are associated with local modifications of retinal tissue, and especially with neovascular ingrowth, for which functional consequences have not been totally clarified. We therefore developed models of peripheral lesions, which allow to study the effect of scotoma on retinotopic organization of primary visual cortex after peripheral sensory lesion. This thesis gives some new directions in the functional exploration in retinal disease as Age Related Macular Degeneration (ARMD)
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Chabanne, Vanessa. "Codage des caractéristiques de l'espace et propriétés des représentations : implication du lobe temporal interne ?" Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30199.
Full text
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Mechouche, Ammar. "Représentation et partage de connaissances en neuroanatomie : application à l'annotation sémantique des images IRM du cerveau." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1B123.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du Web Sémantique biomédical et aborde deux problèmes : le premier est relatif à la représentation et au partage de connaissances en neuroanatomie, et le second concerne l'interprétation et l'annotation sémantique des images IRM du cerveau humain. La thèse propose alors une ontologie de l'anatomie sulco-gyrale du cortex cérébral chez l'adulte, ainsi que son utilisation dans un système d'annotation sémantique des structures anatomiques correspondant aux parties de gyri et de sillons, extraites de régions d'intérêt sélectionnées par l'utilisateur sur des images IRM du cerveauIn the context of biomedical Semantic Web, this thesis adresses two problems : the first one concerns knowledge modeling and sharing in the neuroimaging domain, and the second one concerns the interpretation and the semantic annotation of the human brain anatomical images. Hence, the thesis proposes an ontology of the human adult cerebral cortex, and its use in the semantic annotation of anatomical structures corresponding to parts of gyri and of sulci, extracted from regions of interest selected by the user on brain MRI images
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Blaize, Kevin. "Cartographier le traitement de l'information visuelle cérébrale grâce aux ultrasons fonctionnels." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS114.
Full textAbstract:
Le système visuel cérébral inclut le corps genouillé latéral, le colliculus supérieur et le cortex visuel. Ces structures ont été étudiées depuis les années 50 et cette étude a été possible par l’apparition de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle ainsi que par différentes techniques optiques. Pour évaluer la résolution spatiotemporelle de la technique d’imagerie ultrasonore, nous avons mesuré les réponses visuelles des structures cérébrales sur le rat anesthésié en étudiant leur dynamique respective soit sur un seul plan, soit par reconstruction tridimensionnelle. Après avoir validé cette approche technologique sur le petit animal, nous avons appliqué cette technique sur le cortex visuel du primate non-humain éveillé. Ainsi, nous avons pu reconstruire les cartes rétinotopiques du cortex visuel en surface mais aussi en profondeur. Nous avons mis en évidence, les bandes de dominance oculaire dans V1. En accord avec certaines données anatomiques, cette mesure fonctionnelle suggère la présence d’une dominance oculaire au-delà de la couche 4, dans les couches 3 et 5 de V1. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de montrer l’intérêt spécifique de l’imagerie fonctionnelle par ultrasons sur le rongeur et le primate non-humain, anesthésiés et vigiles. Cette nouvelle technique d'imagerie permet la visualisation fonctionnelle à haute résolution spatiotemporelle en profondeur des aires visuelles. Cette illustration sur le système visuel met en lumière l’intérêt prometteur du déploiement de cette technique pour l’exploration fonctionnelle de structures inaccessibles en imagerie optique de surface et en dessous de la résolution de l’IRMfIn the brain, the visual system includes the Lateral Geniculate Nucleus, the Superior Colliculus and the visual cortex. These structures have been studied since the 50’s and these studies have relied on functional MRI but also on the development of functional surface microscopic imaging techniques. To examine the spatiotemporal resolution of the ultrafast ultrasound imaging technique, we measured visual responses in in the cerebral structures on anesthetized rats in one imaging plan or with a 3D reconstruction. After having validated our technology on rodents, we have applied the technique to awake non-human primate visual cortex. We reconstructed the retinotopic maps of visual cortex, at the surface and in depth. In addition, we could resolve the ocular dominance columns within V1, which represent a major functional structuration in the primary visual cortex. This functional observation suggests the presence of ocular dominance beyond layer 4 in layers 3 and 5 of V1. In conclusion, this thesis work has demonstrated that the functional ultrafast ultrasound imaging can measure activity in the visual system for both rats and non-human primates, anesthetized and awake. This new imaging technique can provide functional measures with a high spatiotemporal resolution in the deep tissue. This illustration on the visual system highlights the potential of the technique to measure functional units not accessible to optical surface analysis and below the resolution of fMRI. Future studies will have to define if this technique can still provide a better resolution than fMRI in deeper structures than 1cm
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Rotgé, Jean-Yves. "Rôle des voies thalamo-corticales dans le trouble obsessionnel-compulsif : approches méta-analytique et physiopathologique chez l'homme et l'animal." Thesis, Bordeaux 2, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR21783/document.
Full textAbstract:
Le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) est un trouble anxieux fréquent et invalidant. Pour un grand nombre de patients, il existe une résistance aux thérapeutiques actuellement disponibles, soulignant toute l'importance de mieux préciser la physiopathologie du TOC. Le principal objectif de cette thèse est d’étudier les altérations anatomiques et fonctionnelles des voies thalamo-corticales intéressant le cortex orbitofrontal (COF) et le cortex cingulaire antérieur (CCA) dans le TOC. Pour cela, nous avons utilisé plusieurs outils complémentaires permettant d’appréhender cette problématique sous différents angles méthodologiques.Concernant les altérations anatomiques associées au TOC, nous avons rapporté les données de méta-analyses des études de neuro-imagerie volumétrique et morphométrique ainsi que les résultats d'une étude originale d'imagerie volumétrique. Une diminution du volume orbitofrontal, une augmentation du volume thalamique et une relation entre ces modifications de volumes ont été observées chez les patients avec TOC comparativement aux témoins. Les modifications de densité de matière grise concernaient le COF et le putamen dans le sens d'une augmentation et les cortex pariétal et préfrontal dorsolatéral dans le sens d'une diminution dans le TOC.Concernant les altérations fonctionnelles associées au TOC, nous avons détaillé un travail de méta-analyse des études d'imagerie fonctionnelle, un travail expérimental chez le primate basé sur des manipulations pharmacologiques intra-cérébrales, puis un travail expérimental chez l'homme reposant sur le développement d'une tâche comportementale originale couplée à l'imagerie fonctionnelle. Dans notre méta-analyse, nous avons décrit la participation fonctionnelle de régions comme le COF, le thalamus et le striatum lorsque des symptômes obsessionnels et compulsifs étaient provoqués chez des patients. Chez le primate subhumain, nous avons montré qu'une hyperactivation du noyau ventral-antérieur, par levée de l'inhibition GABAergique, entraînait l'apparition de comportements pseudo-compulsifs. Ensuite, à l'aide d'une tâche originale qui mettait les sujets en situation de vérifier, nous avons mis en évidence que les dysfonctions orbitofrontales associées au doute lors de la prise de décision n'étaient pas modulées ni par les informations contextuelles (signaux d'erreur), ni par la réponse comportementale chez les patients avec TOC comparativement à des sujets témoins.Enfin, la superposition des cartes morphométriques et fonctionnelles a trouvé une relation entre les altérations anatomiques et fonctionnelles au sein du COF. Nos résultats soulignent toute l'importance des voies thalamo-orbitofrontales dans la physiopathologie du TOCObsessive-compulsive disorder (OCD) is a frequent and disabling anxiety disorder. Available treatments are effective for most patients but impairing residual symptoms and treatment resistance are common in OCD patients. Therefore, a better understanding of OCD pathophysiology is essential for further improvement of therapeutic strategies. The main goal of my thesis was to assess the anatomical and funtional thalamocortical alterations associated with OCD. Concerning the anatomical thalamocortical alterations associated with OCD, we conducted two meta-analyses of anatomical neuroimaging studies and an original volumetric neuroimaging study. We reported a smaller thalamic volume and a greater orbitofrontal volume, but also an inverse relationship between the volume changes in OCD patients compared with healthy subjects. Furthermore, we showed that gray matter density within the orbitofrontal cortex and the putamen were enhanced in OCD. Concerning the functional thalamocortical alterations associated with OCD, we reported data coming from a meta-analysis of functional neuroimaging studies, an experimental study in subhuman primates using local brain pharmacological manipulations and an event-related neuroimaging study in OCD patients. In our meta-analysis, we showed that the orbitofrontal cortex, the thalamus and the striatum were involved in the mediation of OCD symptoms. In subhuman primates, the pharmacologically induced overactivity within the ventralanterior thalamic nucleus leaded to the emergence of compulsive-like behaviors. Then, in our neuroimaging study, we found that doubt-related orbitofrontal dysfunctions were not modulated by neither error signals nor compulsive-like behaviors in OCD patients, compared with healthy subjects. Finally, we described by using meta-analytic data that anatomical and functional brain alterations overlap with the lateral orbitofrontal cortex in OCD. In conclusion, our results suggest that the thalamo-orbitofrontal network may play a primary role in the genesis and mediation of OCD symptoms
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Rima, Samy. "Visuotopie et traitement du flux optique chez le singe : une investigation par IRMf." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30330/document.
Full textAbstract:
L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet d'examiner l'organisation fonctionnelle du cerveau humain de manière non-invasive et chez les sujets sains. L'implémentation de cette technique chez des primates non-humains représente un progrès important dans les neurosciences des systèmes. D'une part, l'IRMf singe permet la réduction et le raffinement des protocoles invasifs impliquant des primates non humains, en révélant les régions d'intérêts dans lesquelles les approches focales invasives, électrophysiologiques ou anatomiques, devraient être menées. D'un autre côté, les connaissances acquises avec ces approches invasives peuvent être transposées plus aisément à l'homme, une fois que les homologies et différences interspécifiques ont été identifiées au travers de protocoles d'IRMf menées en parallèle chez les primates humains et non- humains. La 1ère partie de cette thèse présente les approches conventionnelles d'étude des fonctions cérébrales. Nous montrons que des études invasives chez l'animal demeurent nécessaires pour comprendre les mécanismes neuronaux qui sous-tendent nos fonctions cognitives, malgré le progrès des techniques d'investigation chez l'homme. Suit une revue sur l'évolution des techniques d'IRMf singe et certaines de ses réalisations majeures comme pont dressé entre les études non-invasives menées chez l'homme et les études invasives réalisées chez l'animal, notamment en ce qui concerne notre compréhension des mécanismes neuronaux permettant la saisie manuelle d'objets sous contrôle visuel. Purement méthodologique, la fin de cette 1ère partie décrit l'animalerie et la plate-forme d'IRM à Toulouse et expose les jalons de l'implémentation de l'IRMf chez le singe macaque vigile. La 2ème partie de la thèse présente les 4 études que nous avons menées en IRMf singe. La 1ère étude modélise la réponse hémodynamique chez le singe, un outil indispensable à l'analyses de données d'IRMf, acquises dans les études suivantes. La 2ème étude traite de l'organisation visuotopique du cortex visuel dorsal des primates, et y décrit un nouvel assemblage d'aires visuotopiques chez 2 animaux, grâce à l'usage de nouvelles techniques de stimulation visuelle et d'analyse de champ récepteurs. Ces résultats apportent un point de vue neuf sur l'organisation fonctionnelle de la voie visuelle dorsale et ouvrent de nombreuses perspectives pour les comparaisons entre espèces. La 3ème étude cartographie le réseau d'aires corticales impliqué dans le traitement du flux optique chez les primates non humains et le compare à celui décrit récemment chez l'homme. Grâce à la réplication d'une étude réalisée chez l'homme, nous avons confirmé chez 3 macaques l'implication de zones précédemment identifiées par des enregistrements électrophysiologiques. Nos résultats révèlent de nouvelles zones corticales impliquées dans le traitement du flux optique, dessinant l'image d'un réseau cortical partageant de nombreuses similitudes, mais ayant également des différences frappantes, avec celui documenté dans le cerveau humain. En résumé, l'ambition de cette thèse est double : (1) fournir des recommandations pour la mise en place de techniques IRMf chez le singe, tirées de notre propre expérience et (2) exposer les résultats d'un ensemble d'études que nous avons menées avec cette approche, traitant de l'organisation visuotopique du cortex visuel dorsal et de son implication dans le traitement du mouvement visuel. En plus d'apporter une perspective nouvelle sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez les primates non humains, ces études illustrent la contribution de l'IRMf singe comme pont entre études électrophysiologiques chez les primates non humains et études d'imagerie fonctionnelle chez l'hommeFunctional magnetic resonance imaging (fMRI) allows addressing the functional organization of the human brain with minimal invasiveness and in healthy individuals. The implementation of that technique in non-human primates represents an important achievement in systems neuroscience. On the one hand, monkey fMRI contributes to the reduction and refinement of invasive approaches in non-human primates, by revealing the regions of interest in which focal electrophysiological and/or anatomical investigations should be carried out. On the other hand, the knowledge acquired with such invasive approaches can be more safely transposed to humans, once inter-species homologies and differences have been identified through the use of similar fMRI protocols in human and non-human primates. The first part of this thesis reviews the most common approaches that have been used to study brain functions, either in humans or in non-human primates. It is shown that despite progresses in the human approaches, invasive studies in monkeys remain necessary for understanding the neuronal mechanisms underlying cognitive functions. Then follows a description of the evolution of the monkey fMRI techniques and some of its achievements in bridging the gap between non-invasive human studies and invasive animal studies, notably for deciphering the neural mechanisms supporting visually-guided grasping. The end of this first part is purely methodological. It undertakes the description of the monkey facilities and the MR platform in Toulouse, and details the necessary milestones for conducting fMRI research in macaque monkeys. The second part of the thesis presents the 4 studies we have conducted with monkey fMRI. The first study is a preparatory experiment for characterizing the monkey hemodynamic response function, which is a prerequisite for proper analysis of subsequent monkey fMRI data. The second study addresses the visuotopic organization of the primate dorsal visual cortex with a novel technique of wide-field (80°) phase-encoded visual stimulation, coupled with a state of the art surface-based analysis of population receptive fields. The results obtained in 2 animals uncover a new cluster of visuotopic areas in the posterior parietal cortex of the macaque monkey, bringing a fresh view to the functional organization of this piece of cortex and opening a promising avenue for inter-species comparisons. The third study unveils the cortical network involved in optic flow processing in non-human primates and it compares this network to that recently described in humans. To that end, we replicated in macaque monkeys an experiment previously conducted in human subjects with optic flow stimuli that are either consistent or inconsistent with egomotion. Besides confirming the involvement of areas previously identified through electrophysiological recordings, our results reveal new cortical areas involved in the processing of optic flow, drawing the picture of a network sharing many similarities, but also striking differences, with that documented in the human brain. In summary, the ambition of this thesis is two-fold: (1) providing guidelines for setting-up monkey fMRI techniques, drawn from our own experience and (2) exposing a set of studies we have conducted with this approach, dealing with the visuotopic organization of the dorsal visual cortex and its involvement in the processing of visual motion. Besides bringing a fresh view to the functional organization of the dorsal visual pathway in non-human primates, these studies illustrate how monkey fMRI bridges the gap between electrophysiological studies in non-human primates and functional imaging studies in humans
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Michel, Vincent. "Améliorer la compréhension du cortex visuel à l'aide de techniques de classification." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00550047.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire, nous présentons différentes méthodes d'apprentissage statistique qui peuvent être utilisées pour comprendre le code neuronal des fonctions cognitives, en se basant sur des données d'Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle du cerveau. Plus particulièrement, nous nous intéressons à l'´etude de la localisation spatiale des entités impliquées dans le codage, et leur influence respective dans le processus cognitif. Dans cette étude, nous nous focalisons principalement sur l'étude du cortex visuel. Dans la première partie de ce mémoire, nous introduisons les notions d'architecture fonctionnelle cérébrale, de codage neuronal et d'imagerie fonctionnelle. Nous étudions ensuite les limites de l'approche classique d'analyse des données d'IRMf pour l'étude du codage neuronal, et les différents avantages apportées par une méthode d'analyse récente, l'inférence inverse. Enfin, nous détaillons les méthodes d'apprentissage statistique utilisées dans le cadre de l'inférence inverse, et nous les évaluons sur un jeu de données réelles. Cette étude permet de mettre en évidence certaines limitations des approches classiquement utilisées, que cette thèse vise à résoudre. En particulier, nous nous intéressons à l'intégration de l'information sur la structure spatiale des données, au sein d'approches d'apprentissage statistique. Dans la seconde partie de ce mémoire, nous décrivons les trois principales contributions de cette thèse. Tout d'abord, nous introduisons une approche Bayésienne pour la régularisation parcimonieuse, qui généralise au sein d'un même modèle plusieurs approches de références en régularisation Bayésienne. Ensuite nous proposons un algorithme de coalescence supervisé (supervised clustering) qui tient compte de l 'information spatiale contenue dans les images fonctionnelles. Les cartes de poids résultantes sont facilement interprétables, et cette approche semble être bien adaptée au cas de l'inférence entre sujets. La dernière contribution de cette thèse vise à inclure l'information spatiale au sein d'un modèle de régularisation. Cette régularisation peut alors être utilisée dans un cadre de régression et de classification, et permet d'extraire des ensembles connexes de voxels prédictifs. Cette approche est particulièrement bien adaptée à l'étude de la localisation spatiale du codage neuronal, abordée durant cette thèse.
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Abboud, Sami. "Les fonctions cognitives du cortex visuel dans la cécité précoce." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS038/document.
Full textAbstract:
La cécité précoce induit des modifications majeures dans l’architecture fonctionnelle du cerveau. Les lobes occipitaux ne traitent plus l’information visuelle mais vont désormais traiter les signaux auditifs et tactiles et participer à des fonctions cognitives telles que le langage et la mémoire. Cette nouvelle organisation fonctionnelle nous permet de mieux comprendre l’influence de l’expérience sensorielle sur le développement cérébral. Nous avons étudié cette réorganisation et certains de ses possibles déterminants. Tout d’abord, nous avons utilisé l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour identifier les régions du cortex visuel activées par différentes fonctions cognitives. Nous avons également montré que chacune de ces régions est fonctionnellement connectée au réseau cérébral qui sous-tend la fonction correspondante chez les sujets sains. Puis, nous avons réalisé une étude de la connectivité fonctionnelle chez des nouveau-nés, qui suggère que la connectivité innée du cortex visuel guide la réorganisation observée chez les aveugles. Ensuite, grâce à la magnétoencéphalographie (MEG), nous avons étudié la réorganisation de la représentation cérébrale du sens des mots. Chez les aveugles, l’accès au sens des mots a le même décours temporel que chez les sujets voyants, mais il recrute le cortex occipital en sus des régions habituelles. Enfin, nous avons observé une variabilité individuelle plus importante chez les aveugles dans l’organisation cérébrale du système sémantique. Nos résultats contribuent ainsi à la compréhension de la réorganisation cérébrale dans la cécité, et plus généralement du rôle de l’expérience perceptive dans le développementBlindness early in life leads to major changes in the functional architecture of the brain. The occipital lobes, no longer processing visual information, turn to processing auditory and tactile input and high-order cognitive functions such as language and memory. This functional reorganization offers a window into the influence of experience on brain development in humans. We studied the outcomes of this reorganization and its potential precursors. First, we used functional magnetic resonance imaging (fMRI) in order to delineate regions in the visual cortex according to their sensitivity to high-order cognitive functions. Then, using functional connectivity, we demonstrated distinct connections from those regions to the rest of the brain. Crucially, we found a functional correspondence between the visual regions and their connected brain networks. Then, using functional connectivity in neonates, we provided preliminary evidence in support of the proposition that innate connectivity biases underlie functional reorganization. Second, we focused on language, one of the reorganized functions in blindness, and used magnetoencephalography (MEG) to investigate verbal semantic processing. We found temporally equivalent but spatially different activation across the blind and the sighted. In the blind, the occipital cortex had a unique contribution to semantic category discrimination. However, the cerebral implementation of semantic categories was more variable in the blind than in the sighted. Our results advance the knowledge about brain
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Mazzola, Laure. "Rôle du cortex operculo-insulaire dans la somesthésie et la douleur chez l'homme." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10208/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objectif de préciser le rôle du cortex operculo-insulaire dans la somesthésie et la douleur chez l'Homme à l'aide d'études réalisées par stimulations électriques intracérébrales et en IRM fonctionnelle (IRMf). Deux secteurs fonctionnels distincts ont été mis en évidence; d'une part l'insula dont 60% des stimulations induisent des réponses somato-sensitives dont 10% sont douloureuses, où il existe une localisation préférentiellement postérieure des sites de stimulation donnant lieu à une réponse douloureuse et un décrément antéro-postérieur du seuil de déclenchement d'une réponse douloureuse, dont les champs récepteurs couvrent de larges surfaces cutanées, et où les réponses douloureuses ont une organisation somatotopique grossière ; d'autre part l'aire SII dont la stimulation induit quasi exclusivement des réponses somato-sensitives dont 10% sont douloureuses, sur des surfaces cutanées plus restreintes. SII et l'insula postérieure sont les deux seules régions corticales dont la stimulation est capable d'induire une sensation douloureuse. Une ségrégation fonctionnelle au sein de SII et de l'insula a été montrée en IRMf, par l'existence de patterns spécifiques d'activation pour chaque modalité sensitive, comprenant des sous- régions dont l'activation semble spécifique de la sensation douloureuse. Ceci confère à ces régions une originalité toute particulière au sein de la matrice douleur, puisqu'il semble qu'elles seules puissent activer le réseau fonctionnel des aires impliquées dans la sensation douloureuse et ainsi permettre 'l'expérience' de la douleurThis work aims at assessing the role of operculo-insular cortex in somesthesia and pain in Humans, using intracerebral electrical stimulations and fMRI. Two distinct functional zones were highlighted; the insular cortex on one hand, in which 60% of stimulations induced somato-sensory responses (10% painful), with a clear antero-posterior gradient in terms of localization and pain stimulation threshold, and where receptive fields were large and pain evoked sensations showed a rough somatotopic organization. The inner part of the parietal operculum (second somatosensory area SII) on the other hand, where electrical stimulation induced almost exclusively somato-sensory sensations, of which 10% were painful, in more restricted cutaneous territories. SII and posterior insula are the only cortical regions where electrical stimulation can elicit painful sensation. Functional segregation in SII and insula was found using fMRI, showing that specific patterns of activation do exist, depending on the type of somato-sensory stimulations, including sub-regions specifically activated during pain stimulation. These characteristics confer to these regions a crucial and special role, which consists in triggering the building of pain 'experience' by the pain matrix
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Graulieres, Eliane. "Valeur prédictive des anomalies d'imagerie tensorielle de diffusion détectées dans la substance blanche apparemment normale et la substance grise de patients atteints de sclérose en plaques." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/350/.
Full textAbstract:
Jusqu'ici, l'IRMc a montré ses limites quant au suivi de la sclérose en plaques (SEP) en ne retrouvant pas de corrélation entre la charge lésionnelle visible sur les images IRM et le score clinique EDSS définissant la gravité du handicap d'un patient atteint de SEP. L'imagerie tensorielle de diffusion (ITD), en quantifiant la diffusion moyenne de l'eau et le degré d'anisotropie des tissus caractérisé par la fraction d'anisotropie dans le système nerveux central, apporte des informations in vivo sur les modifications physiopathologiques de la SEP. Mais jusqu'à présent, aucun marqueur ne permet de prévoir avec certitude l'évolution de la pathologie. Ainsi, des marqueurs robustes qui décriraient le processus de la maladie sans conteste afin d'améliorer la compréhension physiopathologique de la SEP et d'établir un pronostic seraient d'utilité. L'objectif de cette thèse a été de mener une étude par ITD dans la SBAN et la SG de patients atteints de SEP de forme rémittente en employant de nouveaux indices mathématiques : le Skewness (S) et le Kurtosis (K) et d'en comparer l'intérêt par rapport aux quantifications d'histogrammes habituellement utilisés position du pic et hauteur du pic. D'un point de vue méthodologique, les résultats d'une première étude à court terme : 3 mois ont montré que l'indice S reflèterait une dégradation significative de la SG sur cette courte période alors qu'aucune évolution clinique n'est mesurable. Un groupe de volontaires sains n'a pas montré de telles modifications. .Until now, cMRI have shown limitations about the management of multiple sclerosis (MS) because there is not correlation between lesion load visible on MRI images and clinical score EDSS that defines the severity of handicap of a patient with multiple sclerosis. The diffusion tensor imaging (DTI), by quantifying mean diffusivity of water and the degree of anisotropy of tissues characterized by fractional anisotropy in the central nervous system, gives in vivo information about physiopathological modifications of MS. But to this day, no marker can predict with certitude the evolution of pathology. Hence, robust markers that may surely describe the disease process are needed in order to improve the physiopathological comprehension of MS and establish a prognostic. The objective of this thesis was to realise a DTI study in NAWM and GM of patients with remitting-relapsing multiple sclerosis by using new mathematic indices: the Skewness (S) and the Kurtosis (K) and compare them with usual histograms quantifications: peak position and peak height. From a methodological point of view, the results of a first short term study: 3 months have shown that whereas there was not clinical evolution, the S index may reflect a significant alteration of GM over this short period. A group of healthy subjects did not show such modifications. The modifications of S, if the clinical evolution was confirmed, may be a marker of the disease evolution before repercussion on clinical score EDSS. .
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Tissier, Cloélia. "Imagerie cérébrale du développement du contrôle inhibiteur et de son entraînement intensif à l'adolescence." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCB212.
Full textAbstract:
Les fonctions exécutives (FE), et en particulier le Contrôle Inhibiteur (CI), jouent un rôle très important dans la réussite académique et professionnelle ainsi que dans la physiopathologie de nombreux troubles psychiatriques. L'adolescence est une période critique du développement du CI, ce dernier étant sous-tendu en particulier par la maturation tardive du cortex préfrontal jusqu’au début de l'âge adulte. Le premier objectif de cette thèse a été de cartographier les bases neurales du CI durant le développement et d'en évaluer leurs spécificités en les comparant avec celles de la mémoire de travail (MdT), une autre composante clef des FE. À partir d'une méta-analyse des études en IRMf du CI et de la MdT incluant 845 enfants, 1377 adolescents et 10235 adultes, nous avons identifié des modifications de l'activité fonctionnelle, à savoir le passage d'un réseau diffus à un réseau focal plus spécialisé avec l'âge, en accord avec un modèle dynamique du développement cérébral. Un large recouvrement de régions fronto-pariétales pour le CI et la MdT a également été détecté, ce qui soulève la question de la spécificité des processus et des tâches de ces deux FE. Par la suite, nous avons analysé l'effet à long terme du neuro-développement précoce sur le CI à partir de l'étude de la morphologie sulcale, un paramètre anatomique du cerveau déterminé lors de la vie fœtale. Dans un premier temps, nous avons montré, d'après une analyse longitudinale de 243 IRM, la stabilité du motif des sillons durant le développement. Nous avons par la suite établi que les polymorphismes sulcaux du cortex cingulaire antérieur et du sillon frontal inférieur contribuaient, de manière complémentaire, à l'efficience du CI chez l'enfant et également chez l'adulte. Enfin, nous nous sommes intéressés à l’entraînement cognitif au CI à l'adolescence, une période de très grande plasticité cérébrale et de sensibilité à l'environnement. Nous avons étudié chez 49 adolescents de 16-17 ans l'effet d'un entraînement intensif sur tablette tactile (25 sessions de 15 minutes par jour) au CI versus Contrôle Actif aux niveaux cognitif et cérébral (IRMf : tâches de stop-signal, de matrice de points, du réseau attentionnel et de gratification retardée). Nous avons en particulier évalué l'effet des facteurs neurodéveloppementaux précoces sur la réceptivité à l’entraînement au CI. Ces travaux s'inscrivent dans un nouveau champ de recherche interdisciplinaire à l'interface entre les neurosciences et la psychologie. Dans une perspective translationnelle éducative et thérapeutique, il vise à évaluer le plus finement possible, grâce à l'imagerie cérébrale anatomique et fonctionnelle, quelles interventions pédagogiques et thérapeutiques sont susceptibles d'aider au mieux le cerveau à surmonter des difficultés d'ordre cognitifExecutive functions (EF), including Inhibitory Control (IC), play a major role in academic and professional achievement, as well as in the pathophysiology of many psychiatric disorders. Adolescence is a critical period in IC development as it is underlain by the protracted maturation of prefrontal cortex until early adulthood. The first objective of this thesis was to examine the neural bases of IC during development and to evaluate their specificities by comparing them with the working memory (WM), another key component of EF. Based on a meta-analysis of IC and WM fMRI studies including 845 children, 1377 adolescents and 10235 adults, we identified changes in functional activity with a shift from a diffuse to a more focal and specialized network with age. These results support the model of dynamic neurofunctional development. Moreover, a large overlap of fronto-parietal regions was found for IC and WM, which raises issues regarding the specificities of IC and WM processes and tasks. Second, we analyzed the long-term effect of early neurodevelopment on IC based on the sulcus morphology, an anatomical brain feature determined during fetal life. We showed, using a longitudinal analysis of 243 MRIs, that folding patterns are fixed from childhood to adulthood. Subsequently, we established that the sulcal polymorphisms of the anterior cingulate cortex and the inferior frontal sulcus complementary contributed to IC efficiency in both children and adults. Finally, we studied IC training in adolescence, a period of high brain plasticity and environmental sensitivity. We examined the effects of an intensive IC training (25 sessions of 15 minutes per day) versus active control training group on touchscreens in 49 adolescents (16-17 years-old) on cognitive and brain levels (fMRI: stop-signal, dot matrix, attentional network and delayed gratification tasks). We also assessed the effect of early neurodevelopmental factors on IC training receptivity. This thesis is part of a new field of interdisciplinary research, at the interface between neurosciences and psychology. It includes translational educational and therapeutic perspectives, with aims at evaluating as finely as possible, using anatomical and functional brain imaging, what pedagogical and therapeutic interventions are likely to help the brain to overcome cognitive difficulties
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Fonteneau, Clara. "Impact of a single frontal transcranial direct current stimulation on the dopaminergic network in healthy subjects." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1079/document.
Full textAbstract:
La stimulation transcrânienne par courant continu (tDCS) sert à moduler l’activité neuronale. Elle consiste à appliquer un faible courant constant entre deux électrodes placées sur le cuir chevelu. Deux montages semblent efficaces pour moduler les capacités cognitives et/ou soulager des symptômes cliniques. Cependant, les effets neurobiologiques de la tDCS sont encore mal connues. Ce travail de thèse a tenté de clarifier les mécanismes cérébraux de la tDCS chez les sujets sains, en particulier en lien avec le système dopaminergique. En utilisant un design randomisée en double aveugle, nous avons combiné une session de tDCS online avec plusieurs modalités d'imagerie (PET ou PET-IRM simultanée) chez le sujet au repos. Une première étude (n=32, 2mA, 20min) a montré que la tDCS bifrontale induit une augmentation de la dopamine extracellulaire dans le striatum ventral, impliqué dans le réseau de récompense-motivation, après la stimulation. Une seconde étude (n=30, 1mA, 30min) a montré que la tDCS fronto-temporale induit une augmentation de la dopamine extracellulaire dans la partie exécutive du striatum et une diminution de la perfusion dans une région du réseau du default mode (DMN), après la stimulation. L'analyse des données de cette étude est toujours en cours. Dans l’ensemble, ce travail fournit la preuve qu'une seule session de tDCS frontale peut impacter le système dopaminergique dans des régions connectées aux zones corticales stimulées. Par conséquent, les niveaux d'activité et réactivité dopaminergique doivent être de nouveaux éléments à considérer dans l’hypothèse globale de modulation de l’activité cérébrale par la tDCS frontaleTranscranial direct current stimulation (tDCS) is used to modulate neuronal activity in the brain. It consists in applying a small constant current between two electrodes placed over the scalp. Two frontal tDCS montages have shown promises in modulating cognitive abilities and/or helping to alleviate clinical symptoms. However, the effects of tDCS on brain physiology are still poorly understood. The aim of this thesis work was to clarify brain mechanisms underlying frontal tDCS in healthy subjects, specifically in relation to the dopaminergic system. Using a double blind sham-controlled design, we combined a single session of tDCS online with several imaging techniques (PET or simultaneous PET-MRI) with the subject at rest. A first study (n=32, 2mA, 20min) showed that bifrontal tDCS induced an increase in extracellular dopamine in the ventral striatum, involved in the reward-motivation network, after the stimulation period. A second study (n=30, 1mA, 30min) showed that fronto-temporal tDCS induced an increase in extracellular dopamine in the executive part of striatum as well as a decrease in perfusion in a region part of the default mode network (DMN), after the stimulation period. The data analysis of this study is still ongoing. Overall, the present work provides evidence that a single session of frontal tDCS impacts the dopaminergic system in regions connected to the stimulated cortical areas. Therefore, levels of dopamine activity and reactivity should be new elements to consider for a general hypothesis of brain modulation by frontal tDCS
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Le, Guen Yann. "Etude en imagerie-génétique des asymétries des structures du lobe temporal : association de leurs caractéristiques propres à l'homme avec des données génétiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS268/document.
Full textAbstract:
La structure asymétrique du lobe temporal a déjà été démontrée. Ces asymétries structurelles sont souvent supposées comme support à la latéralisation du langage chez l’homme. Une asymétrie remarquable est celle du sillon temporal supérieur (STS) observée dès la naissance chez l’homme, mais pas chez le chimpanzé. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux origines génétiques sous-jacentes à cette asymétrie. Dans ce but, nous utilisons des méthodes d’extraction automatiques de structures asymétriques comme les racines sulcales ou les gyri transverses (plis de passage, PPs). Premièrement, nous reproduisons l’asymétrie de profondeur du STS dans deux grandes cohortes (HCP et UK Biobank) et nous démontrons que le STS gauche est plus souvent interrompu par un PP que son homologue à droite. Secondement, l’héritabilité de la profondeur des racines sulcales dans le STS et de la présence de PP est supérieure dans l’hémisphère gauche. Ceci suggère des signaux génétiques asymétriques qui contribuent à la formation des asymétries de structures du lobe temporal. Par ailleurs, nous avons montré que les activations fonctionnelles dans le gyrus angulaire ont une variance génétique partagée significative avec la performance cognitive. Enfin, nous avons identifié une zone cis-régulatrice du gène KCNK2, comme significativement associée avec la largeur et l’épaisseur corticale des sillons, qui sont des caractéristiques du vieillissement du cerveauThe asymmetrical structure of the temporal lobe has already been demonstrated. These structural asymmetries are often assumed to contribute to the human language lateralization. One noticeable asymmetry is the one of the superior temporal sulcus (STS) depth observed from birth in humans, but not in chimpanzee. In this thesis, we were interested in the genetic roots underlying this asymmetry. To this aim, we used automated extraction method of asymmetrical structures such as the sulcal roots or transverse gyri (so called plis de passage, PPs). First, we reproduced the STS rightward depth asymmetry in two large cohorts (HCP and UK Biobank) and we demonstrated that the left STS is more often interrupted by a PP than its counterpart. Second, the heritability estimates of depth and convexity of sulcal roots in the STS and the presence of PP are higher in the left hemisphere. This suggests asymmetric genetic cues contributing to the formation of these asymmetrical structures in the temporal lobe. In addition, we have shown that the functional activations in the angular gyrus have a significant shared genetic variance with the human cognitive performance. Finally, we have identified a cis-regulating region of the KCNK2, as being significantly associated with the width and cortical thickness of the brain sulci, which are features of brain ageing
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Pron, Alexandre. "Etude de la connectivité structurelle des faisceaux d'association courts de la substance blanche du cerveau humain en IRM de diffusion." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0391.
Full textAbstract:
Les fibres d’association courtes (fibres en U) de la substance blanche connectent des territoires corticaux situés dans des gyri adjacents. L’estimation in vivo de l’extension spatiale de ces fibres requiert des données IRM pondérées en diffusion (IRMd) à résolution spatiale et angulaire élevée afin de limiter l’effet du volume partiel à l’interface cortex/substance blanche et de capturer la complexité des configurations de fibres de la matière blanche superficielle. De telles données nécessitent des méthodes de prétraitement adaptées. De plus, l’étude quantitative de la connectivité de ces fibres nécessite la mise en place de stratégies avancées de tractographie et de filtrage des tractogrammes obtenus. Dans ce cadre, nous avons développé Diffuse (https://github.com/MecaLab/Brainvisa-Diffuse), une boîte à outil dédiée au traitement des données IRMd qui interface les méthodes de l’état de l’art de prétraitement, modélisation locale et d’estimation de la trajectoires des fibres par tractographie. En nous appuyant sur Diffuse, nous avons quantifié l’impact de six chaînes de correction des artéfacts classiquement utilisées en traitement des données IRMd sur les étapes ultérieures de modélisation locale et de tractographie (Brun et al. 2019). La deuxième contribution de ce thèse propose de décrire la connectivité des fibres en U d’un sillon en définissant un nouvel espace de représentation continu (Pron et al. 2018). Cet espace a été utilisé pour caractériser la connectivité anatomique des fibres d’association courtes du sillon central de 100 sujets droitiers issus de la base de données IRM de haute qualité du Human Connectome ProjectShort association fibres (U-shaped fibres) of the white matter connect cortical territories located in adjacent gyri. In vivo estimation of the spatial extent of these fibres requires diffusion-weighted MRI data (dMRI) with high spatial and angular resolution to limit the effect of partial volume at the cortex/white substance interface and to capture the complexity of the fibre patterns. Such data require appropriate pre-processing methods. In addition, the quantitative study of the connectivity of these fibres requires the implementation of advanced tractography and filtering strategies for the tractograms obtained. In this context, we have developed Diffuse (https://github.com/MecaLab/Brainvisa-Diffuse), a toolbox dedicated to dMRI data processing that interfaces state-of-the-art methods for pre-treatment, local modelling and estimation of fibre trajectories by tractography. Using Diffuse, we quantified the impact of six artefact correction chains typically used in dMRI data processing on subsequent local modelling and tractography steps (Brun et al. 2019). The second contribution to this thesis proposes to describe the connectivity of the U-shaped fibres of a sulcus by defining a new continuous representation space (Pron et al. 2018). This space was used to characterize the anatomical connectivity of the short association fibers of the central sulcus of 100 right-handed subjects from the Human Connectome Project's high-quality MRI database
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Lefranc, Sandrine. "Parcellisation de la surface corticale basée sur la connectivité : vers une exploration multimodale." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112149/document.
Full textAbstract:
L’IRM de diffusion est une modalité d’imagerie médicale qui suscite un intérêt croissant dans larecherche en neuro-imagerie. Elle permet de caractériser in vivo l’organisation neuronale et apportepar conséquent de nouvelles informations sur les fibres de la matière blanche. En outre, il a étémontré que chaque région corticale a une signature spécifique pouvant être décrite par des mesuresde connectivité. Notre travail de recherche a ainsi porté sur la conception d’une méthode deparcellisation du cortex entier à partir de ces métriques. En se basant sur de précédents travaux dudomaine (thèse de P. Roca 2011), ce travail propose une nouvelle analyse de groupe permettantl’obtention d’une segmentation individuelle ou moyennée sur la population d'étude. Il s’agit d’unproblème difficile en raison de la variabilité interindividuelle présente dans les données. Laméthode a été testée et évaluée sur les 80 sujets de la base ARCHI. Des aspects multimodaux ontété abordés pour comparer nos parcellisations structurelles avec d’autres parcellisations ou descaractéristiques morphologiques calculées à partir des modalités présentes dans la base de données.Une correspondance avec la variabilité de l’anatomie corticale, ainsi qu’avec des parcellisations dedonnées d’IRM fonctionnelle, a pu être montrée, apportant une première validationneuroscientifiqueRésumé anglais :Diffusion MRI is a medical imaging modality of great interest in neuroimaging research. Thismodality enables the characterization in vivo of neuronal organization and thus providinginformation on the white matter fibers. In addition, each cortical region has been shown to have aspecific signature, which can be described by connectivity measures. Our research has focused onthe design of a whole cortex parcellation method driven by these metrics. Based on the previouswork of P. Roca 2011, a new group analysis is proposed to achieve an individual or populationaveraged segmentation. This is a difficult problem due to the interindividual variability present inthe data. The method was tested and evaluated on the 80 subjects of the ARCHI database.Multimodal aspects were investigated to compare the proposed structural parcelliations with otherparcellations or morphological characteristics derived from the modalities present in the database. Aconnection between the variability of cortical anatomy and parcellations of the functional MRI datawas demonstrated, providing a first neuroscientist validation
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Saoud, Houda. "Effets de la latéralisation corticale auditive dans la perception de la parole : application à l'implantation cochléaire bilatérale." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10122.
Full textAbstract:
Le processus du traitement de la parole est latéralisé au niveau cortical. En effet la théorie de l’échantillonnage asymétrique suggère que le signal acoustique est segmenté sous forme d’unités discrètes, et ensuite traité par les deux cortex auditifs non primaires en utilisant des fenêtres d’intégrations respectivement adaptées aux traitements des modulations lentes et rapides du signal de la parole. L’objectif de cette thèse était d’étudier les concepts de cette théorie au moyen de deux approches (psychophysique et neurophysiologique), en s’intéressant à l’activation corticale dans les deux hémisphères en fonction de la nature du signal auditif présenté. Les résultats révèlent que les scores d’intelligibilité de ces stimuli sont plus importants quand les modulations rapides arrivent au cortex auditif gauche et les modulations lentes arrivent au cortex auditif droit. Les résultats de l’IRMf démontrent une interaction entre l’enveloppe des stimuli présentés et les rythmes corticaux. Les deux cortex auditifs présentaient des asymétries inter-hémisphériques en réponse à ces stimuli. En outre, l’activité neuronale augmente avec les performances. Dans l'ensemble, les résultats de nos études vont dans le sens des prédictions de la théorie d’échantillonnage asymétrique. Nous supposons que, l’application des effets de la théorie de la latéralisation auditive dans le traitement du signal auditif pourrait améliorer la perception de la parole chez les personnes sourdes profonds en développant les stratégies de codage des Implants cochléaire de manière à les alignées sur les propriétés corticales d’échantillonnages intrinsèquesSpeech perception consists of a set of bilateral computations that take continuously varying acoustic waveforms as input and generate discrete representations. Hypothesis of ‘asymmetric sampling in time’, suggests that auditory functional asymmetries can be explained by differences in temporal sampling between the two auditory cortices. We suggest that asymmetry in auditory cortical oscillations could play a role in speech perception by fostering hemispheric triage of information across the two hemispheres. Due to this asymmetry, fast speech temporal modulations, could be best perceived by the left auditory cortex, while slower modulations would be better captured by the right one. The aim of this thesis was to study and to test the validity of the predictions of the AST theory by investigating psychophysical and neurophysiological approach. They focus on the cortical activation in both hemispheres according to the nature of the auditory signal presented to both ears. Our results show that when we provide a different part of the speech envelope to each ear, word recognition is facilitated when the temporal properties of speech match the rhythmic properties of auditory cortices. We further show that the interaction between speech envelope and auditory cortices rhythms translates in their level of neural activity (as measured with fMRI). In the left auditory cortex, the neural activity level related to stimulus/brain rhythm interaction predicts speech perception facilitation. This interaction impacts speech perception performance. We propose that this lateralization effect could have practical implications in the framework of bilateral cochlear implants
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Ken, Soléakhéna. "Recalage multimodal en neuroimagerie : application à l'épilepsie réfractaire." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/309/.
Full textAbstract:
Dans un contexte neurochirurgical très invasif, la neuroimagerie prend une place primordiale dans le processus de diagnostic et le recalage multimodal représente un enjeu majeur pour la planification d'une intervention chirurgicale résective pour des patients souffrant d'épilepsie réfractaire. Notre manuscrit apporte une contribution dans l'évaluation d'un recalage multimodal pertinent pour la localisation spatiale et précise de la zone épileptogène, en utilisant des données volumétriques tridimensionnelles dans la modalité IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) pour la détermination des structures corticales et des données haute résolution dans la modalité TDM (TomoDensitoMétrie) pour le positionnement des électrodes sous-durales. Nous proposons une méthode détaillée de recalage, articulée autour étapes suivantes: interpolation linéaire, transformations géométriques corps rigides, optimisation par la méthode du Downhill Simplex de l'IM (Information Mutuelle) comme mesure de similarité. La méthode de recalage a donné d'excellents résultats après une analyse en consistance : la différence entre les paramètres générés et les paramètres recalculés est de 0. 14 mm avec une erreur moyenne de 0. 27 mm pour la translation et de 0. 03° avec une erreur moyenne de 0. 14° pour la rotation. Le vecteur position est calculé pour les voxels de la surface du crâne et les voxels du centre du volume cérébral, il décrit la précision du recalage qui atteint respectivement 1. 42+/-0. 61 mm et 1. 15+/-0. 53 mm pour les deux catégories de voxels. Les résultats ont été considérés comme fiables et la méthode de recalage proposée valable pour la planification chirurgicale de tous les patients examinésIn a very invasive neurosurgical context, neuroimaging becomes an indispensable diagnosis tool and multimodal image registration represents a major issue in the process of surgical planning elaboration for patients with drug-resistant epilepsy. Our manuscript brings a contribution in the assessment of relevant multimodal registration for the precise spatial localization of the epileptogenic area, using three-dimensional volumetric MRI (Magnetic Resonance Imaging) modality for cortical features determination along with high-resolution CT (Computerized Tomography) modality for subdural electrodes localization. We propose a detailed registration method, articulated around the following steps: resampling with linear interpolation, rigid-body transformations, Downhill Simplex optimization of MI (Mutual Information) as measure similarity. The proposed registration method gave excellent results after consistency analysis : the shift, defined as the difference between the generated parameters and the retrieved parameters reaches 0. 14 mm with a mean error of 0. 27 mm for the translation and 0. 03° with a mean error of 0. 14° for the rotation. The vector of position is computed for the voxels of skull surface and for the voxels of the center of the brain volume, it describes the accuracies of the registration method which are respectively, 1. 42+/-0. 61 mm and 1. 15+/-0. 53 mm for the two categories of voxels. Results are considered reliable so as the registration method for surgical planning in all studied patients