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Dissertations / Theses on the topic 'Imagerie neuronale'
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Nadeau, Gabriel. "Imagerie optique de la plasticité synaptique." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27375.
Full textAbstract:
Les mesures de plasticité synaptique ont historiquement impliqué l'utilisation de méthodes d'électrophysiologie qui, en intégrant les nombreux influx synaptiques, offrent une très grande sensibilité de détection de changements de forces synaptiques. Cette grande sensibilité se fait cependant aux dépens d'une information spatiale quant à la localisation des synapses subissant une plasticité. Sachant que la plasticité synaptique est un phénomène qui peut être indépendant d'une synapse à l'autre, il devient important d'avoir la possibilité de mesurer, à l'échelle synaptique, les changements moléculaires associés à cette plasticité. De nouveaux outils fluorescents développés dans les dernières décennies permettent maintenant de visualiser directement l'activité synaptique, la signalisation et le remodelage à l'échelle synaptique. Durant ma maîtrise en biophotonique, j'ai mesuré optiquement l'activité calcique résultant d'une libération spontanée de neurotransmetteurs à l'aide d'un nouveau senseur de calcium (Ca2+) génétiquement encodé, GCaMP6f. Pour ce faire, j'ai imagé par vidéo-microscopie des neurones d'hippocampes de rats en culture perfusés avec une solution sans Mg2+ contenant de la Tetrodotoxine (0Mg/TTX). J'ai observé, dans des compartiments dendritiques et dans des épines, des oscillations transitoires et localisées du Ca2+ intracellulaire, nommées influx synaptiques miniatures de Ca2+ (MSCTs). Afin de tester la possibilité de potentialiser les MSCTs, je les ai enregistrés avant et après un protocole de stimulation de 5 minutes reconnu pour induire une plasticité synaptique dans les neurones en culture (0Mg2+/Glycine/Bicuculline, cLTP). J'ai observé qu'une augmentation de la fréquence et de l'amplitude des MSCTs, pouvant persister parfois jusqu'à une heure, est induite par le protocole de stimulation. J'ai donc tenté d'identifier les mécanismes moléculaires de cette plasticité. Les MSCTs sont principalement générés par l'ouverture des récepteurs NMDA, car ils sont presque totalement bloqués par l'addition d'AP5, un antagoniste sélectif au récepteur. De plus, l'ajout d'AP5 durant le protocole de stimulation bloque la plasticité. Il semble donc que les MSCTs et leur plasticité sont dépendants des récepteurs NMDA. Fait intéressant, ni les MSCTs ni leur plasticité ne sont bloqués par le NBQX, un antagoniste des récepteurs AMPA, ce qui laisse supposer que la plasticité résulte possiblement de changements dans la quantité et la composition des récepteurs NMDA, en plus des modifications dans la signalisation du Ca2+ et dans la régulation de la libération de neurotransmetteurs. Également, alors que nous avons observé que l'activité enzymatique de la CaMKII n'est pas essentielle pour l'induction et l'expression de la plasticité, certains résultats préliminaires démontrent un possible rôle de la PKA. Afin de tester mes diverses hypothèses, j'ai également combiné l'imagerie de Ca2+ avec l'imagerie d'autres composants pré et postsynaptiques, afin d'identifier les mécanismes moléculaires responsables de la plasticité des MSCTs. Dans l'ensemble, cette nouvelle mesure de la plasticité synaptique présente le potentiel de fournir de nouvelles connaissances sur la diversité des processus moléculaires qui régissent la potentialisation synaptique.Classical measurements of synaptic plasticity have involved electrophysiological methods which provide high sensitivity for detecting small changes in synaptic strength. However, this approach does not provide much information about the location of the synapses that undergo plastic changes. Because synaptic plasticity can be synapse-specific, having the ability to monitor changes in synaptic strength at individual synapses is important in order to enable simultaneously monitoring of local molecular mechanisms associated with the plasticity. New fluorescent tools developed in the last decades allow to directly visualize synaptic activity, signaling, and remodeling at individual synapses. During my Master studies, I used optical imaging of a genetically-encoded calcium (Ca2+) sensor, GCaMP6f, to record miniature synaptic Ca2+ transients (MSCTs) in cultured rat hippocampal neurons. For these experiments, I performed video-microscopy on neurons perfused with external solution lacking Mg2+ and containing Tetrodotoxin (0Mg2+/TTX). I have observed highly localized and transient increases of intracellular Ca2+ in dendritic compartments and spines. To test whether these MSCTs can be potentiated, I have measured them before and after a 5 min stimulation known to induce plasticity in cultured neurons (0Mg2+/Glycine/Bicuculline, cLTP). A lasting increase in the frequency and amplitude of MSCTs, for at least an hour, arose from this stimulation protocol. I have thus investigated the molecular mechanisms of this plasticity. The MSCTs are mostly mediated by NMDA receptors, since they are almost totally blocked by the selective antagonist to the receptor, AP5. Moreover, addition of AP5 only during the cLTP stimulation blocks the MSCT plasticity. It thus appears that both the MSCTs and their plasticity are NMDA receptor-dependent. Interestingly, the MSCTs and their plasticity are not blocked by the AMPA receptor antagonists NBQX, pointing to possible changes in NMDA receptor content, postsynaptic Ca2+ signaling, or presynaptic neurotransmitter release. Also, while we found that CaMKII signaling is non-essential for the induction of the plasticity, preliminary data are showing a plausible PKA-dependency of the plasticity. To test these hypotheses, I have also tried to combine Ca2+ imaging with imaging of other pre and postsynaptic components, to identify the molecular mechanisms responsible for the MSCT plasticity. Overall, this new approach presented in this thesis might provide new knowledge on the diversity of molecular processes that support synaptic potentiation.
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Parpaleix, Alexandre. "Imagerie biphotonique de la Po2 intracérébrale : une mesure de l’activité neuronale." Thesis, Paris 5, 2013. http://www.theses.fr/2013PA05T072/document.
Full textAbstract:
L’imagerie fonctionnelle cérébrale détecte les changements hémodynamiques induits par un stimulus pour déterminer les zones d’activation neuronale. Plus particulièrement, l’imagerie BOLD en IRMf détecte les changements d’oxygénation du sang grâce aux propriétés paramagnétiques de la déoxyhémoglobine. L’oxygène n’est donc pas uniquement un substrat énergétique pour le tissu neuronal, il joue également un rôle majeur dans l’imagerie noninvasive du cerveau humain. Au cours de ma thèse, j’ai tout d’abord participé à la mise au point d’une nouvelle technique non-invasive d’imagerie de l’oxygène dans le cerveau d’animaux anesthésiés. Couplant un nouveau senseur phosphorescent de l’oxygène (Finikova et al., 2008) et la microscopie biphotonique, cette approche permet à la fois de cartographier l’oxygène en 3D avec une résolution spatiale et temporelle jusqu’alors inégalée, mais aussi de suivre simultanément l’oxygène et le flux sanguin dans les capillaires cérébraux au repos ou lors d’une activation neuronale (Lecoq et al., 2011). Tirant profit des nouvelles possibilités de cette technique, nous avons alors démontré: • la présence d’un shunt artério-veineux uniquement basé sur la diffusion de l’oxygène. Ce résultat, obtenu chez le rat dans la couche la plus superficielle du bulbe olfactif: la couche du nerf (ONL), confirme que l’oxygène ne diffuse pas uniquement à partir des capillaires et démontre que les artérioles contribuent significativement à l’oxygénation du tissu cérébral. Il démontre également qu’il n’est pas possible de déterminer ni la Po2 capillaire ni la Po2 tissulaire à partir de la Po2 veineuse. • l’existence de transitoires de Po2 associés à chaque globule rouge dans le compartiment capillaire, appelés EATs (erythrocyte-associated transients) (Hellums, 1977; Cabrales and Intaglietta, 2007). En bref, de part leur diamètre supérieur à celui de la lumière d’un capillaire, les globules rouges passent un à un dans la lumière des capillaires, laissant entre eux un espace de plasma. Cependant, la faible solubilité de l’oxygène dans le plasma crée une barrière à la diffusion, ce qui se traduit par une inhomogénéité de la Po2 capillaire: celle-ci est élevée au bord du globule rouge et décroit avec la distance pour atteindre un minimum à mi-distance entre deux globule rouges. Poursuivant l’étude des EATs (Parpaleix et al., 2013), nous avons observé les points suivants: • La Po2 tissulaire dans l’environnement immédiat d’un capillaire peut être déterminée à partir de la Po2 vasculaire à mi-distance entre deux érythrocytes. Ce résultat est intéressant en ce qu’il permettra d’effectuer des mesures non invasives de Po2 tissulaire, utile notamment chez l’animal éveillé. • L’amplitude des EATs est si large (35 mmHg en moyenne) que la Po2 capillaire moyenne ne reflète en rien la saturation en oxygène de l’hémoglobine. • Une empreinte filtrée des EATs vasculaires est détectable dans le tissu (_5 mmHg d’amplitude). • Au cours d’une stimulation neuronale, une diminution de la Po2 capillaire moyenne peut être détectée avant l’hyperémie fonctionnelle, un résultat jusqu’à présent controversé dans le domaine de l’imagerie BOLD en IRMf, mais important en ce que ce dip pourrait être un rapporteur très résolutif de l’activation neuronale. Parmi les questions restant en suspens et pouvant être étudiées finement avec notre approche, j’en citerai une principale: quel est le poids des différents facteurs (métaboliques, présynaptiques ou post-synaptiques) et du flux sanguin dans l’établissement de la Po2 cérébrale au repos?In humans, functional mapping of brain activity mainly relies on the increase of cerebral blood flow (CBF) triggered by neuronal activation. This neurovascular coupling provides energy substrates such as oxygen and glucose to the activated area. The steady state concentration of oxygen, as well as its dynamics upon neuronal activation, have been investigated with numerous methods, however, none of them provided highly resolute measurements in depth. During my PhD, we combined a phosphorescence quenching approach with two-photon microscopy to detect, in depth and with a micrometer spatial resolution scale, the emission of phosphorescence by PtP-C343, a new oxygen nano-sensor designed for two-photon excitation. We first characterized the technique and then reported two biological results, using the olfactory bulb (OB) glomerulus as a model to study oxygen concentration, at rest and upon odor stimulation. We found an arterio-venous shunt, purely based on diffusion, in the superficial nerve layer of the OB, confirming the role of arterioles in brain oxygenation. Simultaneous measurements of Po2 and blood flow allowed us to reveal the presence of erythrocyte-associated transients (EATs), i.e. Po2 fluctuations that are associated with individual erythrocytes. Pursuing the investigation of EAT characteristics, we found that in capillaries, Po2 at mid-distance between two erythrocytes is at equilibrium with, and thus reports Po2 in the nearby neuropil. Finally, we could observe that even in capillaries, a small oxygen initial dip can be detected prior to functional hyperemia, upon odor activation
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Dupont-Therrien, Olivier. "Développement d'outils pour l'imagerie de l'activité neuronale - des épines au comportement." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27491.
Full textAbstract:
Dû à l'échelle des structures et des comportements observés, les neurosciences et la microscopie ont toujours été intimement liées. Que ce soit pour observer les différentes morphologies cellulaires en lumière blanche transmise, ou pour suivre des dynamiques complexes grâce à des sondes fluorescentes, la lumière est l'outil de choix pour étudier le cerveau et sa composition. Plus particulièrement, la lumière possède la bonne résolution spatiale et temporelle pour sonder autant localement que globalement toutes les échelles de l'activité neuronale. De plus, les techniques de mesure utilisant la lumière sont généralement peu invasives. Cette thèse de doctorat montre trois techniques d'imagerie de fluorescence, développées pour des échelles d'organisation distinctes. Le but de la thèse est de fournir de nouveaux outils technologiques visant à repousser les limites des questions biologiques aujourd'hui disponibles aux neuroscientifiques. Afin de pouvoir sonder efficacement les mécanismes internes aux petites structures comme les épines dendritiques et les dendrites, nous avons développé un protocole de marquage unicellulaire du fluorophore sensible au potentiel ANNINE-6plus. La méthode se base sur le chargement intracellulaire de la sonde fluorescente dans des échantillons autant en cultures cellulaires dissociées, qu'en préparations de tranches aigues et organotypiques. Le deuxième projet adresse les défis liés à l'imagerie rapide de l'activité de réseaux. Typiquement, il y a un choix à faire entre la résolution temporelle et la surface d'imagerie. Ce choix vient du fait que les techniques d'imagerie rapides sont habituellement à champs larges et ne fournissent pas de sectionnement optique, ce qui rend leur utilisation dans des échantillons épais difficile. En couplant une technique à champ large multiphotonique, la focalisation temporelle, avec l'illumination structurée ainsi qu'un laser amplifié, nous avons développé un système à champ large doté d'un sectionnement optique en-deçà de 10 um. Le troisième chapitre décrit le développement de deux logiciels distribués avec un produit commercialisé par Doric Lenses Inc., soit un microscope miniature implantable pour l'imagerie de structures profondes du cerveau pour des animaux se déplaçant librement. Les logiciels permettent le traitement des images en temps réel et à posteriori. Ce produit offre finalement un lien entre l'activité neuronale locale, et les comportements animaux observés.Due to the scale of the observed structures and behaviours, neurosciences and microscopy have always been intertwined. Whether it is to observe the different cell morphologies in transmitted white light, or to follow complex dynamics using fluorescent probes, light is the tool of choice to study the brain and its composition. Specifically, the light has the proper spatial and temporal resolution to probe both locally and globally all levels of neuronal activity, while remaining minimally invasive. This thesis shows three techniques developed for different scales, in order to push the limits of the currently addressable biological questions by neuroscientists. In order to effectively probe the internal mechanisms for small structures like dendritic spines and dendrites, we have created a single-cell labeling protocol of the voltage-sensitive fluorophore ANNINE-6plus. The method is based on the intracellular loading of the fluorescent probe in samples both in dissociated cell cultures, than in preparations of acute and organotypic slices. The second project addresses the challenges of rapid imaging of the cellular network activity. Typically, there is a choice between the temporal resolution and the imaging surface. This choice is that the fast imaging techniques are usually widefield and do not provide optical sectioning, making their use in thick samples difficult. By combining a widefield multiphoton technique, the temporal focusing, with the structured illumination and an amplified laser, we have developed a widefield system with an optical sectioning below 10um. The third chapter describes the development of two software distributed with a product created by Doric Lenses Inc., an implantable miniature microscope for imaging of deep brain structures of freely moving animals. This product finally provides a link between the local neuronal activity, and the observed animal behaviours.
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Radecki, Guillaume. "Imagerie cellulaire par résonance magnétique rehaussée au manganèse (CelMEMRI)." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112212/document.
Full textAbstract:
La science a avancé depuis le XIX ème siècle. Des nouveaux outils sont apparus : la microscopie optique nous donne la vision des cellules, la microscopie électronique nous entraine au cœur de celles-ci. L’imagerie par résonance magnétique est apparue dans les années soixante-dix. Depuis son évolution, l’IRM nous entraine de plus en plus loin dans les profondeurs secrètes de nos cerveaux. La possibilité d’observer l’activité neuronale à l’aide de l’imagerie fonctionnelle est une grande révolution. Cette thèse montrera la possibilité que l’on a d’observer l’activité d’un neurone individuel sans modification de son réseau grâce à l’imagerie rehaussée au manganèse. L’étude sera effectuée sur des Aplysies à très haut champ (17T). Ces animaux sont des mollusques marins gastropodes qui possèdent une particularité : leurs neurones sont de tailles importantes, ils peuvent atteindre 1 mm de diamètre. Leurs neurones sont regroupés en plusieurs ganglions. Mon étude portera sur le ganglion buccal, qui est le ganglion le plus étudié dans les recherches en électrophysiologie. Avant de réaliser les acquisitions, j’ai dû concevoir plusieurs antennes de tailles microscopiques adaptées à la taille des ganglions. En réduisant la taille des antennes, le rapport signal sur bruit augmente. Dans un deuxième temps, une double antenne a été développée permettant l’acquisition de deux échantillons simultanément. Cette antenne a nécessité de créer des préamplificateurs fonctionnant à 730 MHz. La première série d’expériences a permis d’observer l’évolution de l’activité neuronale selon différents stimulus liés au comportement alimentaire des aplysies in-vivo. J’ai montré grâce à la technique mise en place que l’on peut distinguer par IRM l’activité de chaque neurone face à un stimulus. Par la suite, pour continuer ce travail, une deuxième série d’expériences a été effectuée in-vitro. J’ai étudié le comportement des neurones selon les neuro-stimulateurs perfusés : la dopamine et la sérotonine, tous les deux présents naturellement dans l’aplysie. Globalement les neurones ont été activés mais après les avoir observés individuellement, j’ai remarqué quelques différences selon les neurotransmetteurs. Cette technique peut maintenant être utilisée pour étudier d’autres conduites de l’aplysie comme le comportement compulsif. L’étude sur la mémoire peut être aussi envisagée. Les origines comportementales ont probablement des mécanismes identiques entre les différentes espèces animales et donc avec l’Homme comme l’a démontré les études d’Eric Kandel sur la mémoireScience has evolved since the 19th century. New tools have appeared such as optical microscopy which gives us the vision of cells and electronic microscopy which leads us into their hearts. The magnetic resonance imaging appeared in the seventies. Evolving over time, the MRI has taken us farther and farther into the secret depths of our brains. The possibility of observing the neuronal activity thanks to the functional imaging is a major evolution. This thesis will show the possibility we have to observe the activity of a single neuron without modification of its network thanks to the manganese enhanced magnetic resonance imaging technique. The study was done on the Aplysia at very high field magnet (17T). These animals are marine gastropod mollusks with a peculiarity: their neurons are of important size and can reach 1 mm in diameter. Their neurons are grouped into several ganglia. My study concerns the buccal ganglion which is the most studied ganglia in the research in electrophysiology. Before making any acquisitions, I had to conceive several microscopic coils adapted to the size of the ganglions. By reducing the size of the coils, the signal of the noise ratio increases. Then, a double coil allowing the simultaneous acquisition of two samples was built. This antenna required the construction of pre-amplifiers operating at 730 MHz. The first series of experiments helped observe the evolution of the neuronal activity according to different stimuli linked to the eating habits of the Aplysia in vivo. Thanks to the technique implemented, I shall show that, using MRI, it is possible to distinguish the activity of each neuron with respect to a stimulus. Afterwards, to continue this work, a second series of experiments was made in vitro. I studied the behavior of neurons when perfused with neural stimulators: dopamine and serotonin, both naturally present in the Aplysia. Generally, all neurons were activated but when observing them individually, I noticed some differences. Studies in electrophysiology will allow us to get a better understanding and a confirmation of the results of this study. The MEMRI technique can be used in the future to study various disorders such as compulsive behaviors, which are present in the Aplysia, and probably have the same origins as in humans, given that many fundamental processes (such as memory studied by Eric Kandel who he demonstrated that human and Aplysia memories works with the same mechanism) are similar between the two species
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LOISEL, DIDIER. "Imagerie des anomalies de la gyration et de la migration neuronale chez l'enfant." Angers, 1994. http://www.theses.fr/1994ANGE1077.
Full text
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Bosque-Freeman, Léorah. "Imagerie de la dégénérescence neuronale dans une maladie démyélinisante : la sclérose en plaques." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066522/document.
Full textAbstract:
La sclérose en plaques (SEP) a longtemps été considérée comme une affection inflammatoire démyélinisante de la substance blanche. (SB) Hors, de nombreuses études ont démontré l’implication extensive de la substance grise (SG). La souffrance neuronale joue un rôle majeur dans la détérioration physique et cognitive des patients atteints de SEP. Le développement de nouvelles techniques d’imagerie capables de quantifier cette atteinte neuronale est devenu crucial. Grace à la tomographie par émission de positons (TEP) et au radiotraceur [11C]flumazenil ([11C]FMZ), antagoniste du récepteur central aux benzodiazépines, nous avons quantifié de façon non-invasive la souffrance neuronale de la SG chez des patients atteints de SEP à différents stades de la maladie. Une cohorte de 18 patients atteints de SEP a été comparée à 8 sujets sains. Les participants ont bénéficié d’une évaluation clinique, cognitive, et radiologique par TEP au [11C]FMZ et IRM. Les données TEP ont été évaluées par région d’intérêt et vertex-à- vertex. Des réductions significatives de l’activité TEP au [11C]FMZ ont été mises en évidence au sein de la SG corticale et sous-corticale des patients comparés aux contrôles. Ces changements étaient présents dès le stade rémittent de la maladie et corrélaient modérément avec la charge lésionnelle de la SB. L’activité TEP corticale était aussi associée à la performance cognitive des patients. Cette étude pilote est la première à quantifier in vivo la souffrance neuronale chez des patients atteints de SEP. Nos résultats permettent de proposer la TEP au [11C]FMZ comme marqueur spécifique et discriminant de l’atteinte neuronale de la SG dans la SEPMultiple sclerosis (MS) has long been regarded as an inflammatory demyelinating disorder of the white matter. But post-mortem studies have recently shed light on the extensive involvement of the grey matter (GM). Neuronal damage, characterized by synaptic and dendritic loss as well as neuronal apoptosis, is thought to be a major substrate of physical and cognitive deterioration in MS patients. There is a crucial need for new imaging techniques able to specifically assess neuronal damage in MS. Using positron emission tomography (PET) with [11C]flumazenil ([11C]FMZ), an antagonist of the central benzodiazepine site located within the GABAA receptor, and a non-invasive quantification method, we measured and mapped neurodegenerative changes in the GM of patients with MS at distinct disease stages. A cohort of 18 MS patients was compared to 8 healthy controls and underwent neurological and cognitive evaluations, high-resolution dynamic [11C]FMZ PET imaging and brain MRI. PET data were evaluated using a region of interest and a surface-based approach. [11C]FMZ binding was significantly decreased in the cortical and subcortical GM of MS patients compared to controls. These changes were significant in both progressive and relapsing-remitting forms of the disease and correlated moderately with white matter lesion load. [11C]FMZ cortical binding was also associated with cognitive performance. This pilot study is the first to quantify in vivo the neurodegenerative changes occurring in MS. Our results show that PET with [11C]FMZ could be a promising and sensitive quantitative marker to assess and map the neuronal substrate of GM pathology in MS
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Jung, Mathieu. "Évaluation univariante de la qualité des images par une approche neuronale." Toulouse, ENSAE, 2000. http://www.theses.fr/2000ESAE0012.
Full textAbstract:
Disposer d'un outil universel d'évaluation automatique de la qualité des images est très utile lorsque le nombre d'images à traiter est important. C'est le cas quand il s'agit d'optimiser les paramètres caractéristiques d'un sytème imageur. La plupart des méthodes d'évaluation de la qualité des images sont des méthodes bivariantes, c'est-à-dire reposant sur une comparaison entre une image dégradée et la même image parfaite. Très souvent, cependant, la référence n'existe pas. Quelques méthodes univariantes, c'est-à-dire sans image de référence, ont été développées mais les résultats sont encore peu probants. Cette thèse propose une nouvelle approche pour évaluer de façon univariante la qualité d'une image. Cette approche repose sur l'utilisation de réseaux de neurones. La démarche proposée peut être appliquée à tout type de dégradation. Elle comporte trois étapes. Il faut d'abord trouver sur l'image dégradée les caractéristiques qui permettent d'évaluer sa qualité. Il faut ensuite étalonner un modèle permettant d'associer ces caractéristiques et la note de qualité attendue. Enfin, il faut vérifier la stabilité du modèle sur un grand nombre d'images. Les caractéristiques de dégradation dépendent non seulement de son importance, mais aussi du type d'image. Ces informations sont extraites de l'image par des traitements et calculs systématiques. Elles sont regroupées sous la forme d'un vecteur caractéristique. Ce vecteur sert d'entrée au modèle univariant. Le modèle choisi est un réseau de neurones (RN). L'étalonnage des paramètres du RN se fait sur un grand nombre d'exemples connus que l'on appelle base d'apprentissage. Ils sont choisis de manière à obtenir un échantillon représentatif de tous les types d'images que l'on peut rencontrer dans l'application désirée. La méthode est appliquée à différents contextes. Entre autres, elle permet d'estimer la qualité visuelle d'images comprimées JPEG, d'estimer en vol le défaut de mise au point d'un instrument satellitaire ou de modéliser la détection visuelle de défauts ponctuels sur une image. La précision des résultats est comparée à celle obtenue dans le même contexte avec des critères de qualité bivariants.
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Leclerc, Gabriel. "Apprendre de données positives et non étiquetées : application à la segmentation et la détection d'évènements calciques." Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69813.
Full textAbstract:
Deux types de neurotransmission se produisent dans les neurones du cerveau : la transmission évoquée et la transmission spontanée. Contrairement à la transmission évoquée, le rôle de la transmission spontanée sur la plasticité synaptique - un mécanisme utilisé pour doter le cerveau de capacités d'apprentissage et de mémorisation - reste incertain. Les neurotransmissions spontanées sont localisées et se produisent aléatoirement dans les synapses des neurones. Lorsqu'un tel événement spontané se produit, ce que l'on appelle un influx synaptique miniature d'ions calcium (miniature Synaptic Ca²⁺ Transient, mSCT), des ions calcium messagers secondaires pénètrent dans la synapse, activant les voies de signalisation en aval de la plasticité synaptique. L'utilisation de l'imagerie calcique du neurone in vitro permet la visualisation spatiotemporelle de l'entrée des ions calcium. Les vidéos calciques qui en résultent permettent une étude quantitative de l'impact du mSCT sur la plasticité synaptique. Cependant, la localisation des mSCTs dans l'imagerie du calcium est difficile en raison de leur petite taille, de leur faible intensité par rapport au bruit de l'imagerie et de leur caractère aléatoire inhérent. Dans ce mémoire, nous présentons une méthode d'analyse quantitative à grande échelle des vidéos d'imagerie calcique limitant la variabilité induite par les interventions humaines pour obtenir des données probantes, dans le but de caractériser l'impact des mSCTs sur la plasticité synaptique. En nous basant sur un outil semi-automatique de détection à seuil d'intensité (Intensity Thresholded Detection, ITD), nous sommes capables de générer des données pour entraîner un réseau pleinement convolutionnel (Fully Convolutional Network, FCN) afin de détecter rapidement et automatiquement les mSCTs à partir de vidéos calciques. En utilisant les segmentations bruitées de l'ITD comme données d'entraînement, combinées à un schéma d'entraînement positif (P) et non étiqueté (Unlabeled, U), les performances du FCN surpassent ITD. Le FCN détecte des mSCTs de faible intensité non détectés auparavant par ITD et offre une segmentation supérieure à ITD. Nous avons ensuite caractérisé l'impact des paramètres PU tels que le nombre de P et le ratio P:U. Le FCN entraîné est intégré dans une routine tout-en-un pour permettre une analyse à grande échelle des mSCTs. La routine offre la détection, la segmentation, la caractérisation et la visualisation des mSCTs ainsi qu'une solution logicielle pour gérer plusieurs vidéos avec différentes métadonnées.Two types of neurotransmission occur in brain’s neurons: evoked transmission and spontaneous transmission. Unlike the former, the role of spontaneous transmission on synaptic plasticity –a mechanism used to endow the brain learning and memory abilities – remain unclear. Spontaneous neurotransmissions are localized and randomly happening in neuron’s synapses. When such spontaneous events happen, so-called miniature synaptic Ca²⁺ transients(mSCT), second messenger calcium ions entered the spine, activating downstream signaling pathways of synaptic plasticity. Using calcium imaging of in vitro neuron enable spatiotemporal visual-ization of the entry of calcium ions. Resulting calcium videos enable quantitative study of mSCT’s impact on synaptic plasticity. However, mSCT localization in calcium imaging can be challenging due to their small size, their low intensity compared with the imaging noise and their inherent randomness. In this master’s thesis, we present a method for quantitative high-through put analysis of calcium imaging videos that limits the variability induced by human interventions to obtain evidence for characterizing the impact of mSCTs on synaptic plasticity. Based on a semi-automatic intensity thresholded detection (ITD) tool, we are able to generate data to train a fully convolutional neural network (FCN) to rapidly and automaticaly detect mSCT from calcium videos. Using ITD noisy segmentations as training data combine with a positive and unlabeled (PU) training schema, we leveraged FCN performances and could even detect previously undetected low instensity mSCTs missed by ITD. The FCN also provide better segmentation than ITD. We then characterized the impact of PU parameters such as the number of P and the ratio P:U. The trained FCN is bundled in a all-in-one pipeline to permit a high-thoughtput analysis of mSCT. The pipeline offers detection, segmentation,characterization and visualization of mSCTs as well as a software solution to manage multiple videos with different metadatas.
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Panier, Thomas. "Imagerie par nappe laser de l'activité neuronale dans l'ensemble du cerveau d'un poisson-zèbre." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00979762.
Full textAbstract:
Un tiers de la thèse couvre la conception et le montage d'une expérience de stimulation tactile chez l'humain. En utilisant la microneurographie, nous avons pu enregistrer la réponse neuronale des mécanorécepteurs lorsqu'ils sont stimulés de façon précise et contrôlable. Notre dispositif permet le contrôle de la position, l¿orientation, la vitesse et de la force d'appui de la stimulation via une texture micro-usinée par nos soins. Ainsi les conditions sont réunies pour étudier de façon systématique la transduction de l'information tactile, qui se trouve d¿abord dans la surface à sonder puis passe dans le codage par les neurones du système nerveux. La seconde partie concerne le montage d'un microscope par nappe laser appliqué à l'enregistrement de l'activité neuronale d¿une larve de poisson-zèbre. Le but est de se doter d'un outil permettant d'observer la totalité de la chaîne de transmission de l'information mécano-sensorielle : du récepteur au cerveau. Les poissons sont génétiquement modifiés pour exprimer le rapporteur calcique GCaMP3 dans chacun de leurs neurones. Le microscope à nappe laser, où l'éclairement du spécimen se fait par le côté avec un faisceau laser scanné et l'observation se fait par le dessus selon un axe perpendiculaire au plan d'éclairement, permet d'augmenter à la fois la fréquence de prise d'images et la taille du champ enregistré par rapport aux techniques usuelles (microscope confocal ou 2-photons). Ces gains sont mis à profit pour étudier les corrélations entre les signaux de neurones distribués dans l'ensemble du cerveau de la larve du poisson-zèbre, et mettre directement à jour les sous-réseaux à l'œuvre au cours de l'activité cérébrale.
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Feydy, Antoine. "Plasticité cérébrale et récupération motrice après un accident vasculaire cérébral ischémique : étude en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)." Paris 13, 2002. http://www.theses.fr/2002PA132018.
Full textAbstract:
Nous avons étudié 15 patients hémiplégiques après un avc sylvien. Dans cette étude longitudinale avec 3 IRMf successives, nous avons examiné si i) la réorganisation corticale était transitoire ou permanente, ii) cette réorganisation corticale était corrélée aux lésions ischémiques du cortex moteur primaire (M1), et/outransitoire ou primaire (M1), et/ou aux lésions directes et induites du faisceau corticospinal, et iii) si le pattern d'activation IRMf était corrélé à la qualité de la récupération. Cette étude a montré deux modes évolutifs principaux : chez 10 patients sans atteinte de M1, l'activation était soit d'emblée focalisée sur M1 (4 des 10 patients), soit dispersée avec recrutement d'un réseau pariéto-frontal (6 des 10 patients). Chez 8 des 10 patients, l'activation revenait ensuite progressivement vers un pattern "normal" limité à M1 controlatérale. Ce mode évolutif de focalisation initiale ou progressive était observé en cas de bonne ou mauvaise récupération. 2. Chez 5 patients ayant une lésion de M1, le mode évolutif le plus fréquent (4 des 5 patients) était un recrutement de l'hémisphère ipsilatéral, plus marqué et durable, observé en cas de bonne ou mauvaise récupération. Nous n'avons pas trouvé de lien entre la qualité de la récupération et les 2 types de plasticité corticale (recrutement et focalisation). Cependant, le type de plasticité semblait dépendre essentiellement du site de la lésion, et de son extension éventuelle à M1. Nos résultats suggèrent que : 1) le recrutement du cortex ipsilatéral après un arc sylvien correspond à un processus de compensation cortico-cortical lié à une lésion directe de M1 controlatérale, 2) ce recrutement "compensateur" est durable si M1 est lésée,et transitoire si M1 est intacte, et 3) le processus de recrutement tend à restaurer une voie efférente controlatérale maximale plutôt qu'une voie ipsilatérale "nouvelle". L'efficience de cette voie éfférente dépend de manière critique de la quantité des fibres restantes du faisceau corticospinal.
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Breton, Stéphane. "Une approche neuronale du contrôle robotique utilisant la vision binoculaire par reconstruction tridimensionnelle." Mulhouse, 1999. http://www.theses.fr/1999MULH0532.
Full textAbstract:
Nous formalisons et validons une approche novatrice du contrôle robotique utilisant la vision par apprentissage par l'exemple. Dédiée à la coordination sensori-motrice d'un système de vision binoculaire et d'un système robotique (bras manipulateur) indépendants, cette approche ne nécessite ni connaissance a priori de la géométrie du système robot-vision, ni recours à un quelconque dispositif d'étalonnage externe. L'apprentissage par l'exemple est l'apanage des techniques neuromimétiques, qui associent la statistique et l'optimisation contrainte et non contrainte. La structure neuromimétique adoptée pour le contrôle robotique visuel comporte deux modules séquentiels : ○ un module de reconstruction de l'espace 3D, dans lequel évolue le bras manipulateur, à partir des images binoculaires, ○ un module de commande robotique hybride en position/vitesse. La commande robotique est asservie dans l'espace reconstruit à partir du premier module. Le module de reconstruction 3D associe deux techniques statistiques du traitement du signal : l'analyse en composantes principales (ACP) et l'analyse en composantes indépendantes (ACI). Le contrôle robotique est réalisé alternativement à partir de l'apprentissage des modèles géométriques direct et inverse du manipulateur. Nous proposons HYPSOM («HYPerplan-based Self-Organizing Map»), un réseau novateur d'hyperplans auto-organisés, en vue de l'apprentissage indifférencié de ces modèles. Le réseau HYPSOM est plus généralement adapté à l'approximation linéaire locale de fonctions scalaires multivariables. Notre approche neuronale du contrôle robotique par la vision binoculaire est validée dans le contexte de la simulation logicielle 3D du système robot-vision.
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Lê, Sandra. "Neuropsychologie et neuro-imagerie fonctionnelle des troubles acquis de la perception visuelle : plasticité neuronale et adaptation comportementale." Toulouse 2, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU20051.
Full textAbstract:
Cette étude a porté sur la neuropsychologie et la neuro-imagerie fonctionnelle d'un cas exceptionnel d'agnosie visuelle (SB) acquise dans l'enfance. Les lésions ont touché la voie ventrale (VV) bilatéralement, et la voie dorsale (VD) à droite. Les tests visuels ont montré que SB utilise une stratégie de reconnaissance visuelle au "trait par trait", et semble avoir préservé un module de traitement implicite des visages. Une expérience de détection de formes en IRM a montré que SB utilise des stratégies visuelles impliquant la VD gauche pouvant pallier une quasi-abence de la VV. Ces observations nous ont montré la nécessité de prolonger l'étude du "rôle" des voies ventrale et dorsale dans la perception visuelle. Enfin, une étude en neuro-imagerie sur la perception visuelle résiduelle du mouvement chez des hémianopsiques a montré que l'activité des aires occipitales latérales, mais pas celle du cortex clcarin, est nécessaire pour la discrimination du mouvement chez ces patientsThrough an exceptional case of visual agnosia (SB) acquired in childhood, this thesis constitutes a neuropsychological and neuro-imaging approach to visual perception. Lesions affected the ventral stream (VS) bilaterally and the right dorsal stream (DS). Visual tests showed that SB uses a "feature by feature" visual recognition strategy. Two experiments revealed that SB may have retained a spared module for implicit face processing. A visual form detection experiment in fMRI showed that SB may have developed visual stategies involving the left DS and palliating for the quasi-absence of the VS. These observations showed us the necessity to further investigate the "role" palyed by the ventral and dorsal streams in visual perception. Finally, a neuro-imaging study was conducted on the visual residual discrimination of motion in hemianopes and showed that activation in the lateral occipital areas, but not in the calcarine cortex, is necessary for motion discrimination in these patients
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Lambert, Séverine. "Modèle du mind's hand : contribution anatomo-fonctionnelle et comportementale à l'étude du lien entre l'image mentale et la perception dans le handicap visuel." Lyon 1, 2003. http://www.theses.fr/2003LYO1T174.
Full textAbstract:
La 4e de couverture indique : "Dans les recherches consacrées au lien unissant l'image mentale et la perception, nous avons centré notre travail sur la cécité. A quel degré de similitude (structurale, fonctionnelle et anatomique) l'objet imagé correspond à l'objet réel chez des aveugles ? Deux études par IRMf ont identifié les mécanismes cérébraux mis en jeu dans la génération mentale. Quatre études comportementales ont spécifié la nature du format de l'image en fonction du résidu visuel, de l'âge chronologique et de la proximité de l'expérience perceptive. Les résultats ont montré que (a) les images des aveugles sont différentes des voyants parce qu'elles sont issues de perceptions différentes et (b) les mécanismes empruntés pour former une image mentale sont similaires entre les deux groupes. Notre modèle approfondit les notions d'image mentale, de trace perceptive en distinguant le buffer tactile et l'indexation des informations. "
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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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Roux, Franck-Emmanuel. "Validation du signal de l'IRM fonctionnelle motrice par la stimulation corticale chez les patients atteints de tumeurs cérébrales." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA11T017.
Full text
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Coget, Arthur. "Etude et modélisation de la plasticité cérébrale chez des patients porteurs de lésions gliales de bas grade opérés en chirurgie éveillée." Thesis, Montpellier, 2020. http://www.theses.fr/2020MONTS053.
Full textAbstract:
Introduction Les gliomes de bas grade sont des tumeurs cérébrales de progression lente qui affectent l’adulte jeune. Ce mode d’évolution laisse le temps aux réseaux neuraux de se réorganiser de façon massive ce qui permet d’expliquer pourquoi les patients ne présentent habituellement aucun déficit neurologique au diagnostic bien que la tumeur concerne des zones dites «éloquentes». Ces lésions sont donc un sujet d’étude particulièrement intéressant dans la compréhension des mécanismes de plasticité cérébrale.Ces patients bénéficient, comme traitement optimal, d’une chirurgie en condition éveillée permettant une résection la plus importante possible tout en préservant les fonctions neurologiques du patient pour qu’il conserve la meilleure qualité de vie possible.L'imagerie fonctionnelle de repos est un outil robuste en IRM pour étudier la connectivité fonctionnelle et la plasticité cérébrale. Elle est basée sur l’analyse du signal BOLD et présente plusieurs avantages : 1) la possibilité d’être réalisée chez des patients non coopérants 2) la possibilité d’analyser l’ensemble des réseaux neuraux simultanément.Dans ce travail nous souhaitions mesurer les fluctuations de connectivité fonctionnelle durant la période péri-opératoire d’une chirurgie éveillée pour gliome diffus de bas grade afin d’évaluer la plasticité fonctionnelle engendrée par la résection de la tumeur.Dans un second temps, nous avons tenté d'expliquer ces données fonctionnelles péri-opératoires à l’aide de l’imagerie multimodale en analysant l’évolution péri-opératoire de la connectivité anatomique et des paramètres hémodynamiques.Méthodes L’analyse principale portait sur une cohorte de 82 patients porteurs de gliomes diffus de bas grade et opérés en chirurgie éveillée. Pour chaque patient une IRM avec séquences fonctionnelles de repos était réalisée à trois temps : pré-opératoire, post-opératoire immédiat et lors du suivi à 3 mois. Toutes les IRM étaient effectuées pour chaque patient sur la même machine au cours du suivi, soit un système IRM 3.0 Tesla (Skyra, Siemens), soit un système IRM 1.5 Tesla (Avanto, Siemens). Après des étapes classiques de prétraitement, les données fonctionnelles étaient traitées à l’aide du logiciel CONN v16.a.La connectivité anatomique a secondairement été analysée par imagerie de diffusion anisotropique en IRM en se concentrant sur le corps calleux.Enfin les conséquences hémodynamiques de la chirurgie étaient évaluées d’une part via des séquences de perfusion en IRM et d’autre part par une analyse innovante du signal BOLD.RésultatsNous avons constaté de façon surprenante, durant la période post-opératoire immédiate, une altération significative transitoire globale quasi-exclusive de la connectivité interhémisphérique entre régions miroirs, nommée connectivité homotopique.Des modifications de connectivité anatomique concernant le corps calleux et des modifications hémodynamiques régionales et globales ont également été constatées de façon concomitante en période post-opératoire immédiate et à plus long terme après la chirurgie sans qu’un lien direct avec nos données fonctionnelles n’ait pu être mis en évidence.L’analyse des données hémodynamiques a enfin mis une lumière une région intéressante : le striatum. Cette structure pourrait être une région centrale dans le maintien de la connectivité homotopique et son atteinte alors mener aux modifications fonctionnelles observées.Conclusion La rupture d’homotopie fonctionnelle transitoire que nous constatons en période post-opératoire immédiate est probablement d’origine multifactorielle. La prise en compte des données anatomiques et hémodynamiques, dans l’interprétation des résultats fonctionnelles en IRM, est indispensable tant en période post-opératoire immédiate que à plus long terme après la chirurgie. Des travaux d’analyse de la vasoréactivité cérébrale d’une part et de modélisation d’autre part pourraient aider à mieux comprendre les différents phénomènes intriquésIntroductionDiffuse low-grade gliomas (DLGG) are slow-growing brain tumors occurring in young adults. This slow progression induces extensive neuroplasticity and explains why patients most of the time do not show any obvious neurological deficit at the time of diagnosis although tumors are located in ‘eloquent’ areas. Therefore DLGG provide an interesting model in understanding mechanisms of neuroplasticity.Awake surgery with direct cortical and subcortical electrostimulation mapping is recommended as first-line treatment of DLGG, allowing to maximize tumoral resection and limiting postoperative neurological deficit, maintaining patients quality of life.Resting-state fMRI, based on BOLD signal analysis, is used to study functional connectivity and neural plasticity. This technique allows robust evaluation of neural networks without performing a task. Consequently, it bypasses the impact of confusion, sedation or neurological deficits on task execution. In this thesis, we aimed to investigate perioperative functional connectivity modifications in order to evaluate neural plasticity after awake surgery.Subsequently we explained the functional results using multimodal MRI imaging to analyze anatomic connectivity and hemodynamic parameters.Methods82 patients with DLGG who underwent awake surgical resection were included in the principal study. MRI acquisitions were performed successively before, within 36 h after and three months post-surgery. All scans were executed on the same MRI magnet for each patient, i.e. either a 3.0 T magnet (Skyra, Siemens) or a 1.5 T magnet (Avanto, Siemens). First, data were preprossed using a standardized classical pipeline and analyzed with the CONN toolbox v16.a.Second, anatomic connectivity was evaluated using diffusion tensor imaging of the corpus callosum.Finally hemodynamic changes induced by surgery were assessed with traditional perfusion imaging as well as using an innovative analysis of the BOLD signal’ s temporal shift.ResultsSurprisingly, it was found that specifically a diffuse transient postoperative interhemispheric disconnectivity occurred between homologous regions, known as homotopic connectivity.In parallel, immediate and long-term postoperative alterations in the anatomic connectivity of the corpus callosum were observed. Immediate and long-term postoperative modifications were also found regarding both regional and global hemodynamics characteristics. Yet, no significant link between the homotopic connectivity findings and the anatomical and hemodynamic changes could have been established at this point.Nevertheless, the hemodynamic analysis allowed the identification of a a specific brain region : the striatum. It was hypothesized that it acts as a central region for the maintenance of homotopic connectivity, explaining simultaneously the decreased post-surgical homotopic connectivity observed.ConclusionThe highlighted transient postoperative functional homotopy is probably due to multifactorial causes To start entangling these causes, the use of anatomic and hemodynamic imaging data analyses seems crucial to interpret functional connectivity data both immediate and long-term postoperative.Cerebral vasoreactivity and modelling studies provide thereby a very promising tool to better understand the interrelated processes underlying postoperative functional connectivity modifications
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Dubois-Murat, Patricia. "Phénotype neuropsychologique du syndrome de Turner : développement et apport du traitement intermodal visuel, verbal, auditif et haptique." Paris 8, 2008. http://octaviana.fr/document/137813864#?c=0&m=0&s=0&cv=0.
Full textAbstract:
Le syndrome de Turner (ST) est une maladie génétique affectant exclusivement les sujets féminins, caractérisé par l'absence totale ou partielle d’un des chromosomes X. Notre étude, d'ordre clinique et expérimental, vise à analyser le phénotype neuropsychologique de ces patientes en nous centrant sur le traitement intermodal que nous confrontons au traitement unimodal. Cette approche est complétée par l'analyse de l'efficience intellectuelle, des fonctions exécutives, du traitement visuo-spatial, de la reconnaissance des émotions faciales et de la sphère psychoaffective. La population est constituée de 12 sujets ST âgés de huit à cinquante ans, appariés à 60 sujets contrôles. La méthodologie s'appuie sur un protocole expérimental de 28 épreuves dont la plupart sont informatisées et chronométrées. Les résultats discutés à la lumière de données récentes en imagerie cérébrale apportent des informations nouvelles sur le phénotype cognitif de cette pathologie et affinent notre compréhension des capacités d'intégration d'informations multimodales chez des sujets sains. Nous montrons que le profil ST comporte deux dissociations et que l'empan mnésique auditivo-verbal est défaillant. Le traitement intermodal est marqué par une lenteur significative que l'on retrouve sélectivement au niveau unimodal. L'intermodalité permet cependant d'accélérer le temps de traitement des sujets ST et d'améliorer leurs scores dans certains registres. Ce constat ouvre une voie de réflexion en matière de remédiation cognitive en regard de la plasticité neuronaleTurner syndrome (TS) is a neurogenetic disorder affecting exclusively females. It is characterized by the complete or partial absence of one X chromosome. The clinical and experimental study presented here aims at analyzing the neuropsychological phenotype of Turner patients by focusing on the cross-modal processing in comparison with one-mode processing. The analysis is completed by intellectual efficiency, executive and visuospatial functions, emotional facial expression identification and of psychosocial aspects. We tested 12 eight to fifty year-old Turner subjects matched with 60 control subjects, using 28 tests most of which were computerized and timed. The results discussed in light of recent functional imaging data bring new information on the ST cognitive phenotype and refine our understanding of multimodal information integration processing to healthy subjects. We show two dissociations and the impairment of the verbal digit span in TS cognitive profile. The cross-modal processing is marked by a significant slowness selectively found in one-mode processing. However the cross-modal processing improves the reaction time of the TS subjects and their scores in certain areas. This report opens a way of reflection about cognitive remediation according to the neuronal plasticity
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Dubois-Murat, Patricia Plaza Monique. "Phénotype neuropsychologique du syndrome de Turner développement et apport du traitement intermodal visuel, verbal, auditif et haptique /." Saint-Denis : Université de Paris 8, 2009. http://www.bu.univ-paris8.fr/web/collections/theses/DuboisMuratThese.pdf.
Full text
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Jebara, Najate. "Organisation fonctionnelle de la perception des objets en vision centrale et en vision périphérique : sujets sains et pathologies ophtalmologiques." Lille 2, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL2S011.
Full textAbstract:
Les capacités de la vision périphérique (VP) pour la perception des objets sont très peu connues. Or la compréhension de ces capacités est d'autant plus importante que l'information couvre tout le champ visuel et que des informations pertinentes peuvent provenir de larges excentricités. L'objectif de ce travail était donc d'étudier les capacités perceptives et les corrélats neuronaux de la VP chez des sujets sains et chez des patients ayant perdu la vision centrale (VC). La faible résolution de la VP suggèrerait tout d'abord que les stimuli et les tâches, pour lesquels le traitement d'une information peu détaillée serait suffisant, devraient être plus adaptés à la VP. L'organisation fonctionnelle cérébrale de la VP chez les sujets sains reposerait alors sur les compétences de celle-ci. Enfin, les patients, contraints à utiliser une vision plus excentrée, pourraient être plus performants que les sujets sains en VP et modifier leur perception des différentes catégories d'objets. Nous avons alors supposé l'existence d'une réorganisation fonctionnelle cérébrale chez ces patients. Dans une première partie, comportementale, nous avons évalué les capacités perceptives de la VP chez des sujets sains pour 2 catégories sémantiques et 3 tâches. Les résultats ont montré que l'ensemble de ces tâches était réalisable en VP avec cependant une préférence pour l'une ou l'autre des catégories sémantiques, selon la tâche à réaliser : visage dans la tâche de catégorisation et construction dans les tâches de discrimination et de familiarité. La forme stéréotypée des stimuli utilisés (visage rond/construction angulaire) n'était pas à l'origine de ces préférences et n'intervenait que dans la tâche de catégorisation qui reposait davantage sur une information globale. Enfin, alors que l'inversion des visages n'affectait plus les performances en VP, celle des constructions détériorait leur catégorisation. Ainsi, l'information disponible en VP ne permet pas un traitement équivalent pour différents stimuli : un stimulus peut être mieux traité qu'un autre simplement sur la sélection de son contenu en fréquences spatiales basses. Néanmoins, les demandes spécifiques à la tâche, en termes de fréquences spatiales, viennent moduler cette préférence observée en VP. Dans une seconde partie, en imagerie fonctionnelle (IRMf), nous avons étudié les corrélats neuronaux de la perception des objets en VP. Les résultats ont mis en évidence une influence de la catégorie sémantique, mais aussi de la tâche sur l'organisation fonctionnelle cérébrale. Ainsi, la préférence pour un stimulus donné en VP se traduisait par une activation plus prononcée des régions spécifiques à cette catégorie (PPA pour les constructions et FFA pour les visages), soulignant ainsi le rôle essentiel de la qualité du traitement réalisé en VP. Enfin, dans une troisième partie, nous avons évalué les capacités perceptives de la VP chez des patients ayant perdu la VC. Tout d'abord, les mêmes préférences que celles décrites chez les sujets sains en VP ont été observées chez les patients. Par ailleurs, leurs performances s'amélioraient comparées à celles des sujets sains dans la tâche de discrimination pour les constructions, suggérant que les patients mobiliseraient davantage les ressources de leur VP pour les stimuli dont le traitement y serait adapté. En revanche, des performances plus faibles ont été observées dans la tâche de jugement de familiarité, en particulier pour les visages. Cette tâche nécessite la comparaison de chaque stimulus avec sa représentation détaillée en mémoire. Or la VP n'a pas permis à ces patients de construire de telles représentations. Nous avons ensuite évalué l'existence d'une réorganisation fonctionnelle cérébrale. Les données ont démontré, chez les patients, un mécanisme d'adaptation se reflétant au niveau cérébral, pour les stimuli supposés être les plus difficiles à traiter en VP chez les sujets sains jeunes. En conclusion, ce travail apporte des données comportementales et cérébrales inédites sur le traitement des visages et des constructions en VP, chez des sujets sains d'une part et chez des patients ayant perdu la VC d'autre part. Il a permis de mettre en évidence le lien entre nos capacités perceptives en VP et l'organisation fonctionnelle cérébrale
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Romand-Monnier, Margaux. "Functional and structural brain adaptations to changing and uncertain environments in humans." Thesis, Université de Paris (2019-....), 2019. http://www.theses.fr/2019UNIP7117.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous abordons les adaptations cérébrales aux environnements incertains et changeants à deux échelles de temps différentes. Tout d'abord, nous étudions les modulations fonctionnelles cérébrales, rapides et à court terme, qui permettent un comportement décisionnel adaptatif en réponse à des changements soudains de l'environnement. Dans une tâche de bandit à deux bras comprenant différents niveaux de volatilité, nous montrons qu'un modèle d'inférence simple supposant des contingences externes stables mais corrompu par des imprécisions de calcul, imprécisions suivant la loi psychophysique de Weber, est virtuellement aussi performant que le processus d'adaptation bayésien optimal qui fait l’inférence de la volatilité de l'environnement. Nous établissons également que ce modèle de bruit d'inférence rend mieux compte du comportement humain dans les environnements changeants que le modèle bayésien optimal. Enfin, les analyses IRMf basées sur ces modèles mathématiques révèlent que les activations du cortex cingulaire antérieur (ACC), précédemment associées à la volatilité inférée par le modèle bayésien optimal, reflètent plutôt le bruit d'inférence. Nos résultats suggèrent que la capacité de l'homme à s'adapter à un environnement changeant provient en partie d'un bruit inférentiel ayant une structure de Weber plutôt que d'une inférence probabiliste complexe de la volatilité de l'environnement. Dans la deuxième partie de ce travail, nous étudions comment des adaptations structurelles lentes et durables du cerveau, connu sous le terme de plasticité cérébrale, accompagnent l’adaptation comportementale à des environnements nouveaux et incertains à l'échelle de plusieurs semaines. Pour étudier ce problème, des IRM structurelles cérébrales ont été réalisées chez un sujet âgé de 44 ans, qui a quitté son environnement de vie habituel pour réaliser quatre expéditions d'une durée d’un mois chacune dans des conditions environnementales extrêmement rudes et éprouvantes. Le défi physique découlait de la progression dans des températures et degrés d'humidité extrêmes. En outre, le sujet a été confronté à de grands défis émotionnels et sociaux résultant de l’isolement social complet lors de chaque expédition. La comparaison d'images structurelles acquises avant et après les expéditions à l'aide d'une analyse de morphométrie à base de voxels (VBM) a révélé des changements significatifs de densité de matière grise dans des régions connues pour être impliquées dans les fonctions motrices, la perception, la cognition supérieure et la cognition sociale. Les résultats longitudinaux de cette étude de cas montrent que les adaptations structurelles du cerveau vont au-delà de la plasticité cérébrale bien connue et caractérisée associée à l’apprentissage, en révélant les changements cérébraux en réponse à des exigences environnementales plutôt qu’aux tâches. Cela suggère que la plasticité cérébrale peut se produire lorsque l'environnement sur- ou sous-sollicite des fonctions spécifiques, au-delà de la répétition de tâches spécifiques. Ces résultats découlent de l’étude d’un seul sujet, il reste à déterminer si cette plasticité structurelle se généralise à la population générale. En conclusion, au cours de cette thèse, nous montrons comment le cerveau humain possède une remarquable capacité d'adaptation, et cela à différentes échelles de temps, permettant aux individus de s'adapter à un très large éventail d'environnements et de défis cognitifs. Sur une courte période, le cerveau a la capacité fonctionnelle de gérer l'incertitude liée à la structure temporelle de l'environnement afin d'optimiser le comportement décisionnel. Sur une période plus longue, il a la propriété d'adapter sa structure aux exigences de l'environnementIn a world characterized by stochasticity, volatility and ambiguity, efficiently adapting to the environment uncertainty is absolutely crucial. Such adaptation takes place over a continuum of timescales; from the tens of milliseconds necessary for neurons to modulate firing rates, to the weeks allowing structural brain changes, to the millennia needed for the complex reorganization of the brain anatomy and function like the one observed in primate evolution. In this thesis, we tackle brain adaptations to uncertain and changing environments at two different timescales. First, we investigate the fast and short-term brain functional modulations allowing adaptive decision-making behaviour in response to sudden changes in the environment. In a two-armed bandit task comprising various levels of volatility, we show that a simple inference model assuming stable external contingencies but with computation imprecisions following the psychophysical Weber law, hereafter inference noise model, performs virtually as well as the optimal Bayesian adaptive process inferring the volatility of the environment. We also establish that this inference noise model better accounts for human behavioural performance in changing environments than the optimal Bayesian one. Using model-based fMRI analyses, we show that the anterior cingulate cortex (ACC) activations, previously associated with the volatility inferred from the optimal Bayesian model, rather reflect inference noise. Our results suggest that humans ability to adapt in a changing environment partly stem from Weber-structured inferential noise rather than from complex probabilistic inference of the environment volatility. In the second part of this work, we study how slow and long-lasting brain structural adaptations, also known as brain plasticity, go along with adaptive behaviour in new and uncertain environments at a scale of weeks. To investigate this issue, brain structural MRIs were obtained for a 44-year-old male subject, who left his regular life environment for four one-month expeditions in extremely challenging and harsh environmental conditions. Physical challenges stemmed from trekking in extreme temperatures and degrees of humidity. In addition, the subject faced great emotional and social challenges resulting from social deprivation, as he spent these expeditions in complete social isolation. Comparison of structural images before and after expeditions using voxel-based morphometry (VBM) analysis revealed significant changes of gray matter (GM) density in well-known regions involved in motor functions, perception, higher cognition and social cognition networks. This longitudinal case study findings show that brain structural adaptations go beyond the well-known and characterized plasticity associated with learning, by revealing brain changes in response to environmental demands, rather than task demands. This suggests that brain plasticity can happen when the environment over- or under-solicits specific functions, beyond the repetition of specific tasks. These findings are based on a single subject data, and future research should investigate whether this structural plasticity generalises to the population
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Manent, Jean-Bernard. "Modulation de la migration neuronale par les neurotransmetteurs GABA et glutamate : aspects fondamentaux et implications pathologiques." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00103505.
Full textAbstract:
Les progrès récents des techniques d'imagerie cérébrale ont permis d'identifier les défauts de migration neuronale comme cause majeure de retards mentaux, d'épilepsies et de nombreux syndromes neurologiques. La connaissance des mécanismes intervenant dans la modulation de la migration neuronale est donc capitale afin de prévenir de telles anomalies du développement cérébral foetal, dont le coût socioéconomique est élevé. Le travail réalisé au cours de cette thèse s'inscrit dans le cadre de cette thématique.De nombreuses études ont identifié les neurotransmetteurs comme des molécules porteuses d'informations à un niveau plus large que celui de la seule transmission synaptique. En effet, avant même la formation de synapses, les neurotransmetteurs sont présents au sein du tissu cérébral embryonnaire et exercent des actions variées, influençant les étapes de genèse, migration, différentiation et de mort neuronale. Nous avons évalué les rôles joués par les neurotransmetteurs GABA et glutamate au cours de la migration neuronale, ainsi que les conséquences de la perturbation de leurs actions durant la construction du cerveau foetal.
Afin d'étudier la migration neuronale, nous avons mis au point des préparations originales permettant la visualisation directe de neurones fluorescents en migration. Grâce à elles, nous avons démontré l'existence d'une modulation de la migration neuronale par le GABA et glutamate, libérés selon un mode de sécrétion « non vésiculaire » et agissant par l'intermédiaire de récepteurs spécifiques. Nous avons montré que les mécanismes modulant la migration sont caractéristiques du type neuronal et du mode migratoire considéré. Ainsi, la migration radiale des futurs neurones glutamatergiques est modulée majoritairement par l'activation de récepteurs GABAA, alors que la migration tangentielle des futurs interneurones GABAergiques est modulée par l'activation de récepteurs glutamatergiques de type AMPA. Ces résultats suggèrent également l'existence d'une communication précoce entre neurones glutamatergiques et interneurones, pouvant contribuer à la construction cérébrale. Par la suite, nous avons évalué le risque de survenue de malformations cérébrales foetales, suite à l'administration de médicaments anti-épileptiques, qui potentialisent l'action du GABA, limitent l'action du glutamate et modulent l'activité des canaux ioniques. Nous avons observé une incidence accrue de micro-dysplasies cortico-hippocampiques, à rapprocher de défauts de migration, suite à l'administration chez la rate gestante de valproate et de vigabatrin à des doses compatibles avec celles employées pour le traitement de la femme enceinte épileptique.
Ces résultats soulignent le rôle central joué par les neurotransmetteurs GABA et glutamate, en tant que signaux informatifs majeurs du cerveau en développement. De plus, ils suggèrent le besoin d'évaluer l'impact de l'exposition à des composés pharmacologiques interférant avec les actions de ces neurotransmetteurs lors de la maturation cérébrale.
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Jerbi, Karim. "Localisation de l'activité cérébrale et étude des oscillations et des synchronies à l'arge échelle en magnétoencéphalogie : le cas de l'intégration visuomotrice chez l'homme." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066118.
Full text
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Reuter, Françoise. "Perturbations cognitives au stade initial de la sclérose en plaques : Corrélats structuraux et application d'un modèle d'accès à la conscience." Aix-Marseille 2, 2008. http://www.theses.fr/2008AIX20698.
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Aubert, Agnès. "Imagerie fonctionnelle cérébrale et modélisation mathématique de la relation entre activité neuronale, métabolisme énergétique et hémodynamique : application à l'imagerie des gliomes de bas grade." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066353.
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Kubler, Samuel. "Statistical methods for the robust extraction of objects’ spatio-temporal relations in bioimaging – Application to the functional analysis of neuronal networks in vivo." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS455.
Full textAbstract:
Le code neuronal, c'est-à-dire la manière dont les neurones interconnectés peuvent effectuer des opérations complexes, permettant l'adaptation rapide des animaux à leur environnement, reste une question ouverte et un champ de recherche intensif tant en neurosciences expérimentales qu'en neurosciences computationnelles. Les progrès de la biologie moléculaire et de la microscopie ont récemment permis de surveiller l'activité de neurones individuels chez un animal vivant et, dans le cas de petits animaux ne contenant que quelques milliers de neurones, de mesurer l'activité de l'ensemble du système nerveux. Cependant, le cadre mathématique qui permettrait de combler le fossé entre l'activité d'un seul neurone et les propriétés computationnelles émergentes des ensembles neuronaux fait défaut. Dans le manuscrit de thèse, nous présentons un pipeline de traitement statistique séquentiel qui permet d'extraire efficacement et de manière robuste des ensembles neuronaux à partir de l'imagerie calcique de l'activité neuronale. En particulier, nous développons un cadre d'inférence bayésienne basé sur un modèle biologiquement interprétable pour extraire des ensembles neuronaux caractérisés par du bruit, de l'asynchronisme et du recouvrement. L'outil fourni démontre qu'une procédure d'échantillonnage de Gibbs peut estimer efficacement les paramètres statistiques et les variables latentes pour extraire les ensembles neuronaux basés sur un modèle de synchronisation à la fois sur des données synthétiques et sur des données expérimentales allant de stimulations du cortex visuel de la souris et du poisson zèbre à l'activité spontanée de Hydra Vulgaris. La thèse développe également un cadre statistique de processus ponctuel pour quantifier la façon dont les ensembles neuronaux encodent les stimuli évoqués ou les comportements spontanés chez les animaux vivants. Cet outil polyvalent est également utilisé pour l'inférence de la connectivité fonctionnelle de l'activité neuronale ou la procédure de calibration automatique des algorithmes d'inférence de pics appliqués aux enregistrements calciques. Pour que les algorithmes fournis soient largement diffusés dans la communauté des neurobiologistes, les résultats doivent être étayés par des estimations biologiques interprétables, des preuves statistiques, des démonstrations mathématiques rigoureuses et des logiciels en libre accès. Notre implémentation contributive, qui va de l'intensité des pixels aux ensembles neuronaux estimés, identifie également, à partir des schémas d'activation synchrone des ensembles neuronaux, les neurones ayant des rôles spécifiques qui peuvent être utilisés pour prédire, améliorer ou modifier les comportements d'animaux vivants. Le cadre fourni permet de démontrer l'émergence de propriétés collectives à partir de l'enregistrement de signaux individuels extrêmement variables, qui rendent le code neuronal encore insaisissableThe neural code, i.e. how interconnected neurons can perform complex operations, allowing the quick adaptation of animals to their environment, remains an open question and an intensive field of research both in experimental and computational neurosciences. Advances in molecular biology and microscopy have recently made it possible to monitor the activity of individual neurons in living animals and, in the case of small animals containing only a few thousands of neurons, to measure the activity of the entire nervous system. However, the mathematical framework that would bridge the gap between single neuron activity and the emergent computational properties of neuronal ensembles is missing.In the thesis manuscript, we introduce a sequential statistical processing pipeline that efficiently and robustly extracts neuronal ensembles from calcium imagery of neuronal activity. In particular, we develop a Bayesian inference framework based on a biologically interpretable model to extract neuronal ensembles characterized by noise, asynchrony and overlapping. The provided tool demonstrates that a Gibbs sampling routine can efficiently estimate statistical parameters and hidden variables to uncover neuronal ensembles based on synchronization patterns both on synthetic data and on various experimental datasets from mice and zebrafish visual cortex to Hydra Vulgaris. The thesis equally develops a point process statistical framework to quantify how neuronal ensembles encode evoked stimuli or spontaneous behaviors in living animals. This versatile tool is also used for the inference of the functional connectivity of neuronal activity or the automatically calibration procedure of the spike inference algorithms applied to calcium recordings. For the providing algorithms to be largely spread in the neurobiologist community, results are supported by interpretable biological estimates, statistical evidence, rigorous mathematical proofs, and free-available software. Our contributive implementation, that goes from pixel intensity to estimated neuronal ensembles, equally identify from the synchronous firing patterns of neuronal ensembles, neurons with specific roles that can be used to predict, improve, or alter the behaviors of living animals. The provided framework unravels the emergence of collective properties from the recording of extremely varying individual signals that make the neural code still elusive
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Suberbielle, Elsa. "Dysfonctionnement neuronal ou inflammation, les deux facettes des conséquences de la persistance du Bornavirus dans le système nerveux central : étude à l'aide d'outils de proteomique et d'immunologie." Toulouse 3, 2008. http://www.theses.fr/2008TOU30027.
Full textAbstract:
Le Bornavirus, ou BDV, offre un modèle de choix pour l'étude de la physiopathologie des infections virales du système nerveux central (SNC). Le BDV persiste dans le SNC d'un large spectre d'espèces animales et induit diverses maladies neurologiques. Les objectifs de ce travail s'articulent autour de deux problématiques distinctes. Nous avons tout d'abord étudié les manifestations inflammatoires liées au BDV et analysé les interactions entre les cellules T cytotoxiques (CTL) antivirales et des cultures de neurones primaires. Nos résultats permettent de mieux appréhender les modalités de l'attaque neuronale par les CTL, qui est également observée dans diverses pathologies neuroinflammatoires. Par ailleurs, nous avons réalisé une analyse globale des effets de l'infection sur le protéome neuronal. Nos résultats révèlent une interférence sélective avec des fonctions impliquées dans le remodelage neuronal et fournissent de nouvelles pistes pour la compréhension de la physiopathologie du BDVBorna disease virus (BDV) is an ideal model system for investigating the diverse pathological consequences of viral infections of the central nervous system (CNS). BDV persists in the CNS of a wide range of animal species and induces diverse neurological diseases. This work was aimed at studying two different aspects of BDV infection. First, we analyzed BDV-induced inflammation by assessing the interaction between antiviral cytotoxic T lymphocytes and primary cultures of neurons. Our results provide further evidence about the modalities of neuronal insult caused by CTL, a feature that characterizes also several neuroinflammatory diseases. Second, we performed a global analysis of the impact of BDV infection on the neuronal proteome. Taken as a whole, our results reveal selective interference with biological functions implicated with neuronal remodeling and provide further insight about the physiopathology of BDV persistence in neurons
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Delvit, Jean-Marc. "Évaluation de la résolution d'un instrument optique par une méthode neuronale : application à une image quelconque de télédétection." Toulouse, ENSAE, 2003. http://www.theses.fr/2003ESAE0010.
Full textAbstract:
La connaissance de la résolution d’un instrument permet de comparer les caractéristiques de plusieurs imageurs, coopératifs ou non et d’améliorer en terme de qualité les images issues de ces instruments. Mais, le terme de résolution reste assez vague et a été l'objet de nombreuses définitions. La résolution est ce qui caractérise la capacité d’un système imageur à fournir une image dans laquelle on pourra distinguer des détails plus ou moins petits. Nous définissons comme résolution le triplet {échantillonnage, bruit, Fonction de Transfert de Modulation} Nous proposons, dans ce travail, d’évaluer la Fonction de transfert de modulation (FTM) et le bruit pour un pas d’échantillonnage donné à partir d’une image quelconque sans utiliser d’image de référence. Il faut remarquer que deux images quelconques auront a priori deux résolutions différentes, donc deux triplets différents, mais aussi deux paysages différents. C’est un des problèmes majeurs de cette étude, problème qui nécessite de modéliser un paysage quelconque. Les phénomènes à modéliser sont complexes et noué-linéaires ; pour ces raisons, nous avons choisi d’utiliser des réseaux de neurones artificiels (RNA). En effet, les RNA sont des modèles non linéaires simples, comportant peu de paramètres. Ils sont en plus d’excellents interpolateurs. En pratique, il s’agit dans un premier temps de trier les images selon leur type de paysage. Des paysages très structurés (urbains) sont utiles pour estimer la FTM et des paysages peu structurés (ruraux) sont utiles pour estimer le bruit. Ensuite, il est essentiel de caractériser chacune des composantes du triplet. Le RNA apprend à associer, grâce à des images connues, la caractérisation de chacune des composantes du triplet à la résolution de l’image considérée. Cette caractérisation est une étape essentielle au bon fonctionnement de la méthode. Il s’agit de trouver des paramètres pertinents pour l’estimation du triplet résolution. Pour cela, nous utilisons une caractérisation du paysage, certaines propriétés fréquentielles des images ainsi que des propriétés issues de l'analyse des images en paquets d’ondelettes. Enfin, le RNA peut être utilisé de manière autonome sur des images inconnues pour estimer leur triplet résolution. Le résultat est une estimation de la FTM avec des erreurs moyennes de 5% et une estimation de bruit avec des erreurs de l’ordre du 1/4 de pas de quantification (sur l'écart type du bruit) pour des images codées sur 8 bits.
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Fauvel, Baptiste. "Particularités cérébrales anatomiques et fonctionnelles associées à l’expertise musicale : Quelles influences sur le vieillissement cognitif normal et sur la dynamique neurale de la mémoire de reconnaissance musicale." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN1005.
Full textAbstract:
Par le truchement de la plasticité cérébrale liée aux apprentissages, les expériences des individus pourraient participer à la constitution d’une réserve cognitive et favoriser un vieillissement cognitif réussi. Chez l’enfant, beaucoup d’études montrent que l’apprentissage de la musique est bénéfique au développement cognitif. La question de savoir si l’engagement dans une activité musicale à un âge mûr influence également la cognition a donc logiquement suscité l’intérêt de la neuropsychologie. C’est ce que cette thèse tente d’élucider avec trois études transversales qui interrogent l’effet de l’expertise musicale au moyen de données d’IRM anatomique et fonctionnelle au repos de sujets jeunes adultes (étude 1), de résultats de tests cognitifs obtenus avec des individus jeunes adultes et âgés (étude 2), et d’une analyse de connectivité effective de données d’IRM fonctionnelle d’activation portant sur la mémoire de reconnaissance musicale de sujets jeunes adultes (étude 3). L’étude 1 révèle un effet de l’expertise musicale sur le volume de substance grise ainsi que la connectivité fonctionnelle de plusieurs régions cérébrales. L’étude 2 n’indique pas que l’expertise musicale atténue le vieillissement cognitif. Enfin, l’étude 3 montre que l’activité de l’hippocampe gauche est provoquée par un signal excitateur en provenance du gyrus frontal inférieur gauche pour contribuer au jugement de familiarité musicale, chez les musiciens seulement. Les méthodologies et les résultats de ces trois études sont discutésThrough learning-related brain plasticity, individuals’ experiences could help building a cognitive reserve that favors a successfull cognitive aging. Many studies conducted with children reveal that musical learning promotes the development of cognitive functions. Therefore, the question of whether the involvment in musical practice in old age would also influence cognition has become a main topic of neuropsychology. This is what this thesis deals with, by featuring three correlational studies about the effect of musical expertise through anatomical and resting-state functional MRI data of young adult participants (study 1), behavioral measures obtained with adult and old individuals (study 2), and an effective connectivity analysis applied to activation-state functional MRI data recorded when young adult subjects performed a familiarity judgment task (study 3). Study 1 highlights that several brain regions were impacted by musical expertise, both in terms of gray matter volume and functional connectivity. Study 2 brings only poor clues in favour of a cognitive aging that would be reduced due to musical practice. Finally, study 3 shows that activity of the left hippocampus is elicited by an excitatory signal from the left inferior frontal gyrus in order to contribute to musical familiarity judgment, in musicians only. Methodologies and results of these three studies are discussed
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Hristovska, Ines. "Dynamique microgliale en conditions physiologiques : un mécanisme contrôlé par les états de vigilance et l’activité neuronale." Thesis, Lyon, 2019. https://n2t.net/ark:/47881/m60c4v3q.
Full textAbstract:
Les microglies, cellules immunitaires résidentes du système nerveux central (SNC), étaient traditionnellement décrites comme ayant un rôle uniquement lors de blessures ou de maladies du SNC. De manière frappante, dans le cerveau sain, les microglies effectuent une surveillance active du parenchyme en étendant et en rétractant leurs prolongements ramifiés. Ce mouvement est connu sous le nom de motilité microgliale et peut être dirigé vers les synapses. La régulation de ces mouvements et le but des contacts microglie-épines dendritiques restent inconnus. Nous avons examiné l'influence de l'activité neuronale sur la motilité et la morphologie microgliale ainsi que sur les interactions microglies-épines pendant l’éveil et le sommeil. Nous avons observé que les propriétés morpho-dynamiques des microglies sont modulées par les états de vigilance. Les prolongements microgliaux sont attirés par les synapses actives, particulièrement lors de l’éveil, alors que le sommeil régule négativement la proximité des prolongements microgliaux ainsi que les contacts dépendant de l’activité qui lient les prolongements microgliaux aux épines. Le contact des épines avec les prolongements microgliaux entraîne une augmentation de l’activité des épines, principalement observée pendant le sommeil lent. Pour conclure, ces résultats montrent un contrôle complexe de la morpho-dynamique microgliale par l’activité et les états de vigilance. Appréhender les mécanismes régulant la dynamique microgliale et les interactions microglie-épines dendritiques pendant les états de vigilance permettra de mieux comprendre comment les cellules microgliales sont impliquées dans la régulation de l'homéostasie synaptique, l'apprentissage et de la mémoire, des fonctions associées au sommeil. La compréhension des interactions microglies-neurones dans des conditions physiologiques est cruciale pour élucider le fonctionnement synaptique et ses altérations lorsque la microglie est impliquée dans ses fonctions immunes, une caractéristique commune à la plupart des pathologies cérébralesMicroglia, the resident immune cells of the central nervous system (CNS), were traditionally believed to be set into action only by injury or diseases. Strikingly, in the healthy brain, microglia actively carry out parenchyma patrolling by extending and retracting their ramified processes. These movements are referred to as microglial motility and may be to some extent directed toward synapses. However, motility regulation and the purpose of microglia-spine contacts remain elusive. We thus examined the influence of neuronal activity on microglial motility, morphology and microglia-spine interactions during sleep and wakefulness. We found that microglial motility and morphology are modulated by vigilance states. Microglial processes were found to be attracted by active synapses particularly during wake, whereas sleep downregulates microglial proximity and activity-dependent contact with spines. Microglial contact resulted in increased spine activity which was mainly observed during sleep. Understanding the mechanisms regulating microglial dynamics and microglia-spine interactions across the vigilance states will provide further insights into how microglial cells may be involved in sleep- associated functions such as synaptic homeostasis, learning and memory. Grasping these cellular interactions in physiological conditions is crucial to understand synaptic functioning and alterations when microglia are engaged into their immune functions, a hallmark of most brain pathologies
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Spelle, Laurent. "Imagerie fonctionnelle cérébrale en tomographie par émission de positons avec le [11C] flumazénil : modélisation des interactions ligand - récepteur et étude de la perte neuronale corticale en pathologie neurodégénérative." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066038.
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Di, Rienzo Franck. "Plasticité cérébrale et corrélats neurofonctionnels de l'imagerie motrice après lésion médullaire : étude magnétoencéphalographique et applications en rééducation." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10264.
Full textAbstract:
La plasticité neuronale permet le recouvrement de fonctions motrices à la suite d’atteintes neurologiques. La plasticité consécutive à une lésion complète de la moelle épinière entraîne la réorganisation de régions cérébrales recrutées au cours de l’imagerie motrice (i.e., la représentation mentale d’un mouvement sans son exécution réelle). Les processus responsables de l’inhibition de la commande motrice, prévenant l’exécution du mouvement imaginé, n’auraient plus de rôle fonctionnel et seraient affaiblis. L’imagerie motrice serait une donc méthode efficace de stimulation des réseaux du système moteur. La préhension est très affectée chez les personnes tétraplégiques de niveau C6-C7. Les fonctions du membre supérieur épargnées par l’atteinte neurologique permettent l’acquisition d’une préhension de compensation au cours de la rééducation. Par son effet sur la plasticité cérébrale, nos données indiquent que l’entraînement par imagerie motrice a favorisé l’acquisition de nouveaux programmes moteurs de préhensionNeuroplasticity can promote motor recovery after neurologic injuries. Neuroplasticity after complete spinal cord injury triggers adaptive reorganization of cerebral regions recruited during motor imagery (i.e., the mental representation of a movement without actually executing it). The neural processes underlying motor command inhibition, required to prevent physical execution of the imagined action, would no longer be relevant and may be weakened. Motor imagery may thus be an efficient approach to brain motor networks stimulation. Prehension is severely disturbed after C6-C7 quadriplegia. Upper limb motor functions spared by the neurologic injury afford motor learning of a compensatory prehension during rehabilitation. Due to its effects on neuroplasticity, our data suggest that motor imagery training enabled motor learning of new prehensile motor programs
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Audoin, Bertrand. "Etude par IRM cérébrale multimodalitaire des supports morphologiques et fonctionnels des troubles cognitifs au stade initial de la sclérose en plaques." Aix-Marseille 2, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX20686.
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Gardier, Camille. "Etude de la coopération de l'alpha-synucléine et de LRRK2 dans les dysfonctions mitochondriales dans la Maladie de Parkinson." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS405.
Full textAbstract:
Les protéines alpha-synucléine (αsyn) et « Leucine-Rich Repeat Kinase 2 » (LRRK2), jouent toutes deux un rôle majeur dans la physiopathologie des formes sporadiques et génétiques de la maladie de Parkinson (MP). En particulier, la mutation G2019S de LRRK2, située dans son domaine kinase, est la cause la plus fréquente de formes génétiques de la MP. Il a été suggéré que l’αsyn et LRRK2 agiraient de concert pour induire la neurodégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire pars compacta (SNpc) dans cette maladie. Dans notre laboratoire, il a été montré qu’en effet LRRK2 G2019S pouvait potentialiser la mort des neurones dopaminergiques induite par l’αsyn dans la SNpc de rats, confirmant l’existence d’une interaction fonctionnelle entre les deux protéines. De plus, il est connu depuis plusieurs années que les dysfonctionnements mitochondriaux joueraient un rôle central dans la MP. De nombreuses études ont montré que les deux protéines individuellement pouvaient entraîner des dysfonctionnements de cet organite. Notre hypothèse est donc que l’interaction fonctionnelle entre l’αsyn et LRRK2 pourrait passer par une action commune sur la mitochondrie. Nous avons ainsi pu montrer in vitro, dans des cultures primaires de neurones de rat surexprimant l’αsyn et LRRK2, que LRRK2 G2019S, mais pas sa forme sauvage (WT) ni sa forme sans activité kinase (DK, Dead Kinase) augmentait significativement le nombre de neurones présentant un marquage pathologique de l’αsyn (phospho-S129), sans induire de mort cellulaire. Au niveau cellulaire et moléculaire, une diminution significative du taux de production d’ATP mitochondrial a été mise en évidence dans les cellules co-exprimant LRRK2 (WT, G2019S, et encore plus DK) avec l’αsyn par rapport à celles exprimant l’αsyn seule, ceci sans différence dans la quantité totale d’ATP. Les mitochondries des neurones co-exprimant LRRK2 et l’αsyn parcouraient également de plus longues distances le long des neurites que celles des neurones exprimant uniquement l’αsyn. Pour résumer, dans ce modèle in vitro, LRRK2 augmente donc l’accumulation somatique d’une forme pathologique de l’αsyn, d’une manière dépendante de son activité kinase. Dans ces conditions, les mitochondries sont capables de maintenir leur homéostasie, notamment en adaptant leur production d’ATP. Cela semble indiquer l’existence d’un stress mitochondrial modéré, induit par la co-expression de l’αsyn et de LRRK2The proteins alpha-synuclein (αsyn) and Leucine-Rich Repeat Kinase 2 (LRRK2) both play major roles in the physiopathology of sporadic and genetic forms of Parkinson’s Disease (PD). In particular, the G2019S mutation of LRRK2, located in its kinase domain, is the most prevalent cause of genetic forms of PD. It has been suggested that αsyn and LRRK2 could act together to induce the selective loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc) in the pathogenesis of this disease. In our laboratory, it has been shown that G2019S LRRK2 could increase the dopaminergic cell loss induced by αsyn in the SNpc of rats, confirming the existence of a functional interaction between the two proteins. Moreover, it has been known for years that mitochondrial dysfunction played a major role in PD. Many studies showed that both LRRK2 and αsyn induced mitochondrial dysfunction. Therefore, we hypothesized that the functional interaction between αsyn and LRRK2 could take place through a common effect on mitochondria. We showed in vitro, in primary rat neurons, that G2019S LRRK2, but not the wild type (WT) form nor the dead kinase mutant (DK), significantly increased the number of neurons expressing a pathological form of αsyn (phospho-S129). This was not associated with any cell loss. At the cellular and molecular levels, there was a significant decrease in the mitochondrial ATP production rate in cells co-expressing LRRK2 (WT, G2019S and even more pronounced with DK) with αsyn, without any change in total ATP levels. The mean distance travelled by mitochondria along neurites was higher in neurons co-expressing αsyn and LRRK2 than in neurons only expressing αsyn. To summarize, in this in vitro model LRRK2 increases the somatic accumulation of a pathologic form of αsyn, in a kinase-dependent manner. In these conditions, mitochondria are able to maintain their homeostasis, in particular by adapting their ATP production rate. This seems to indicate a moderate mitochondrial stress induced by the co-expression of αsyn and LRRK2
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Ruffino, Célia. "Etude des mécanismes comportementaux et neurophysiologiques consécutifs à un entrainement par imagerie motrice." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCK027/document.
Full textAbstract:
Dans la littérature, de nombreuses recherches dans le domaine du contrôle moteur, des sciences du sport ou encore de la rééducation se sont intéressées à l’apprentissage moteur consécutif à un entrainement mental. Cependant, plusieurs mécanismes, qu’ils soient comportementaux ou neurophysiologiques, demeurent encore aujourd’hui peu étudiés. Dans notre première étude, nous avons montré qu’il était impossible de prédire la future amélioration de la performance suite à un entrainement mental aigu, sur une tâche de vitesse-précision, par la simple évaluation subjective des capacités d’imagerie chez une population jeune. Il apparait cependant essentiel de produire des images claires et précises tout au long de l’entrainement pour obtenir de meilleures performances in fine. De plus, par l’analyse fine de la performance, nos résultats ont montré, dans notre seconde étude, les véritables effets des répétitions imaginées sur la mémorisation des habiletés motrices. L’entrainement mental est également apparu efficace pour compenser le déficit de mémoire motrice rapidement observable dans la population âgée. Enfin, une troisième étude a révélé que les répétitions d’un mouvement imaginé pouvaient modifier, de façon transitoire, le codage des réseaux neuronaux impliqués dans le processus de mémoire motriceFor many years, research in motor control, sport science and rehabilitation focused on the performance improvement following mental practice. However, some mechanisms, behavioral and neurophysiological, remain insufficiently understood. In our first study, we demonstrated the impossibility to predict the future performance improvement following imagined repetitions of a speed accuracy trade-off task, with a subjective evaluation of imagery ability of young healthy individuals. However, it is essential to produce clear and vivid mental simulations throughout the training to obtain a better performance improvement. Besides, by a further analysis of performance, the results of our second study have shown the real impact of mental training on the memorization of motor skills. Motor imagery training also appeared to be effective to compensate the motor memory deficit observed in the elderly. Finally, a third study revealed that the repetitions of imagined movements could modify, temporarily, the coding of neural networks involved in the motor memory process
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Chariot, Alexandre. "Quelques applications de la programmation des processeurs graphiques à la simulation neuronale et à la vision par ordinateur." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005176.
Full textAbstract:
Largement poussés par l'industrie vidéoludique, la recherche et le développement d'outils matériels destinés à la génération d'images de synthèse, tels les cartes graphiques (ou GPU, Graphics Processing Units), ont connu un essor formidable ces dernières années. L'augmentation de puissance et de
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Menjot, de Champfleur Nicolas. "La voie ventrale sémantique du langage : une étude de connectivite anatomique, de connectivite fonctionnelle et de sa plasticité périopératoire." Thesis, Montpellier 1, 2012. http://www.theses.fr/2012MON1T012/document.
Full textAbstract:
La conception classique de l'organisation des réseaux cérébraux participant au langage décrit deux zones corticales, l'une frontale (Broca), l'autre temporale intervenant respectivement dans la production et la compréhension du langage, unies par un faisceau de substance blanche: le faisceau longitudinal supérieur. L'imagerie par résonance magnétique d'activation (IRMf) a rendu possible la visualisation de zones d'activation corticales, et l'imagerie en tenseur de diffusion avec la tractographie celle des faisceaux de substance blanche. Ces données nouvelles permettent de repenser l'organisation corticale et sous-corticale du langage. L'ensemble des travaux en imagerie d'activation étaye l'hypothèse d'une dissociation dorso-ventrale du traitement du langage. Les zones de traitement de l'information phonétique étant dorsales, et les centres impliqués dans le traitement sémantique plus ventraux. Imagerie d'activation, imagerie du tenseur de diffusion, stimulations corticales et sous-corticales ont permis d'aboutir à un modèle de réseau du langage impliquant une voie dorsale, essentiellement phonologique et une voie ventrale, sémantique présentant deux composantes. La première est directe, par le faisceau fronto-occipital inférieur connectant les aires temporales postérieures à la région orbito-frontale. La seconde est une voie indirecte qui connecte successivement la région occipito-temporale au pôle temporal par l'intermédiaire du faisceau longitudinal inférieur puis le pôle temporal aux aires basifrontales par le faisceau unciné. Cette dernière voie est compensée après résection ou lors des stimulations per-opératoires, suggérant la possibilité de réseaux de suppléance parallèles et bilatéraux. Dans cette vision d'une voie ventrale sémantique bilatérale, notre travail a pour objet par l'utilisation de l'imagerie fonctionnelle d'activation, d'une part, et de l'imagerie en tenseur de diffusion d'autre part, 1) de vérifier le nombre de faisceaux qui sous-tendent cette voie et en particulier de la part attribuable au faisceau longitudinal moyen; 2) de caractériser les réorganisations de la connectivité fonctionnelle du réseau du langage après une chirurgie de tumeur gliale hémisphérique gauche. Dans la première partie de ce travail, après avoir rappelé la filiation phylogénétique de l'homme et du primate non-humain, en insistant sur les dissemblances qui existent dans leur anatomie corticale et sous-corticale, nous exposons comment ces données ont permis d'aboutir à la découverte du faisceau longitudinal moyen chez l'homme. Nous confirmons la visibilité en imagerie du tenseur de diffusion de ce faisceau et nous précisons ses rapports avec les différents faisceaux de substance blanche constitutifs des voies ventrales et dorsales du langage. Enfin nous discutons ces données tractographiques à la lumière de la dissection et discutons du rôle présumé du faisceau dans le langage. Dans un deuxième temps, nous présentons les concepts de connectivité anatomique, fonctionnelle et effective. Puis nous appliquons un outil d'analyse de la connectivité fonctionnelle à des données périopératoires en tâches de fluence afin de réaliser une cartographie de la plasticité périopératoire de la composante sémantique du langage. Les résultats de cette deuxième étude suggèrent un recrutement de l'hémisphère ipsilatéral à la lésion au décours de la chirurgie. Enfin, nous évoquons la possibilité d'induire une désynchronisation (i.e. une altération de la connectivité) du réseau du mode par défaut par une stimulation peropératoire de la partie postérieure du faisceau cingulaire, induisant une sensation de dépersonnalisation, ces résultats suggérant qu'une des fonctions du noeud le plus postérieur du réseau soit de maintenir un état de conscience du monde extérieurAccording to classical conception of the anatomo-functional organization of language, there are two main cortical areas: a frontal area (Broca) and a temporal one (Wernicke) respectively involved in language production and comprehension. Functional magnetic resonance Imaging (fMRI) reveals cortical areas of activation and diffusion tensor imaging-based tractography (DTI) makes feasible the visualization of white-matter tracts in the human brain. On the basis of these techniques, a new conception of language cortical and sub-cortical organization arose, supporting the hypothesis that language processing network is dissociated in an dorso-ventral way. Dorsal areas of the brain being devoted to phonologic processing and its ventral areas to semantic processing of speech. Different techniques such as fMRI, DTI, intraoperative cortical and subcortical mapping made possible to describe two pathways involved in the language network: a dorsal stream and a ventral stream respectively involved in phonologic and semantic processing. As the dorsal route is composed of a unique pathway, the superior longitudinal fasciculus, the ventral stream appears to be composed of two different pathways. First a direct pathway, the inferior occipitofrontal fasciculus, connecting the posterior temporal areas to the orbitofrontal region. The second one, an indirect pathway, the inferior longitudinal fasciculus links the posterior occipitotemporal to the temporal pole, then relayed by the uncinate fasciculus connecting the temporal pole to the basifrontal areas. According to these observations the aim of our work is In the present work, we aim (1) to confirm that the MdLF is constantly found in control subjects and that it can be delineated from the other fiber tracts that constitute language pathways, (2) to characterize the reorganization of language network's functional connectivity follmowing surgical removal of left hemisphere low grade gliomas. In this study, we confirmed that the MdLF is constantly found in healthy volunteers and we clearly delineate the MdLF from the other fascicles that constitute language pathways, especially the ventral pathway. Considering language plasticity, our findings suggest that in the postoperative period, brain plasticity occurs with an ipsilateral recrutment and increased fonctional connectivity in the left hemisphere. Finally, we report a collaborative work observing that intraoperative electrostimulations of the white matter underlying the left posterior cingulate, while performing a naming task, systematically induced an unresponsive state for few seconds in relationship with a dream-like state. This result provides direct evidence that connectivity underlying the posterior node of the default mode network permits maintained consciousness of the external world
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Le, Chapelain Loïc. "Contribution à l'étude de la reconstruction de l'image corporelle après lésion médullaire : influence de la stimulation calorique vestibulaire." Dijon, 2005. http://www.theses.fr/2005DIJOMU16.
Full text
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Salin, Hélène. "Analyse transcriptionnelle des mécanismes de la potentialisation à long terme,modèle de plasticité synaptique,et de leurs altérations au cours du vieillissement." Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA11T015.
Full textAbstract:
La potentialisation à long terme (LTP) est une forme de plasticité synaptique caractérisée par une augmentation durable de l'efficacité synaptique suite à une stimulation tétanique des fibres afférentes. Son maintien se trouve altéré au cours du vieillissement. Le but de ce travail a été d'analyser au niveau transcriptionnelles mécanismes de la LTP au sein du gyrus denté et leurs altérations au cours du vieillissement. Ce travail a été réalisé grâce au développement de nouvelles méthodes d'analyse quantitative, plus sensibles et mieux adaptées aux questions physiologiques posées. Deux d'entre elles portent sur l'analyse de l'expression des ARNm au niveau cellulaire : (i) la reconstruction tridimensionnelle des niveaux d'expression de plusieurs ARNm dans une structure et (ii) le double marquage radioactif en hybridation in situ permettant une analyse comparative, quantitative et simultanée de deux ARNm sur une coupe de tissu. Les analyses de l'expression des ARNm (Zif268, Homer, syntaxine lB, CaMKII, APP, a-synucléine) dans le gyrus denté après induction de la LTP révèlent la diversité de la réponse transcriptionnelle au sein même de la structure au niveau cellulaire mais également au niveau subcellulaire chez le jeune rat adulte et au cours du vieillissement. Les résultats montrent une expression spatiotemporelle hétérogène pour Zif268, Homer et syntaxine lB dans le gyrus denté des jeunes rats adultes et une altération de la transmission transsynaptique de la LTP au cours du vieillissement, accompagnée de modifications dans l'expression des ARNm AP [KPI-], CaMKII et a-synucléine qui pourraient expliquer en partie l'absence de maintien de la LTP dans le gyrus denté. En parallèle, afin de permettre une analyse à grande échelle des profils d'expression des ARNm dans le cadre de la LTP, une approche de puces à ADN utilisant deux radioéléments différents a été développée et offre la sensibilité et la reproductibilité nécessaires à une analyse fine comme celle de la LTPLong-term potentiation (LTP), a model for synaptic plasticity, is characterised by a persistent increase in synaptic strength following tetanie stimulation of afferent fibres. Its maintenance is altered during ageing. The aim of the present work was to analyse, at a transcriptional level, first LTP mechanisms within the dentate gyrus and second changes in LTP during ageing. The work was performed using novel methods of quantitative analysis. These methods are more sensitive and best suited to address the physiological questions. Two of them rely on the analysis of messenger RNA expression at a cellular level: (i) the tridimensional reconstruction of expression levels of several mRNA within a structure and (ii) use of double radioactive labelling in in situ hybridisation allowing a comparative, quantitative and simultaneous analysis of two mRNA in a tissue section. The analyses of mRNA expression (Zif268, Homer, syntaxin lB, CaMKII, APP and a-synuclein) in the dentate gyrus following LTP induction, revealed the diversity in the transcriptional response within the structure both at the cellular and subcellular levels in young adult rats and during ageing. The results showed: (i) a heterogeneous spatio-temporal expression for Zif268, Homer et syntaxin lB in the dentate gyrus of young adult rats; (ii) an alteration of the transsynaptic transmission of LTP during ageing, and (iii) alterations of mRNA expression for APP[KPI-], CaMKII and asynuclein during ageing. These last results can potentially explain the lack of LTP maintenance in the dentate gyrus. In parallel, to allow a large-scale analysis of mRNA expression profiles in LTP, a microarray approach using two different radioelements was developped. This approach provided the sensitivity and the reproducibility that are required for the fine analysis of a physiological event such as LTP
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Pelletier, Bruno. "Traitement neuronal de l'information hyperspectrale." Toulouse, ENSAE, 2002. http://www.theses.fr/2002ESAE0014.
Full textAbstract:
L'étude porte sur les méthodes neuronales dédiées au problème de la couleur de l'eau, consistant à estimer les concentrations d'un certain nombre de composés océaniques, comme le phytoplancton par exemple, à partir de mesures satellitaires de réflectances à différentes longueurs d'ondes. Bien que l'aptitude des réseaux neuronaux à résoudre des problèmes d'approximation de fonctions, de classification ou d'estimation ait été démontrée à plusieurs reprises, les résultats expérimentaux montrent que ces modèles ne permettent pas de résoudre le problème avec une précision suffisante. Dans ce travail, une méthode statistique d'estimation de la concentration en phytoplancton, utilisant la propriété du problème de la couleur de l'eau d'être un continuum de problèmes inverses, est proposée sous la forme d'un continuum d'estimateurs régressifs, appelés estimateurs locaux. Ces estimateurs locaux, dont l'optimalité statistique est démontrée sous quelques hypothèses non restrictives, sont intégrés en un estimateur global pour le problème par une application interpolante à valeurs dans une famille non convexe de densités de probabilité. Le modèle global résultant est un réseau de neurones à fonctions à base radiales normalisées dont les paramètres sont des fonctions continues de plusieurs variables. Ces modèles, construits à partir de données simulées, ont ensuite été utilisés pour estimer la concentration en phytoplancton à partir de données réelles de l'instrument spectro-imageur Sea WiFS.
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Muret, Dolly-Anne. "On the limits of cortical somatosensory plasticity and their functional consequences : a novel form of cross-border plasticity." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10063/document.
Full textAbstract:
Le toucher a un rôle critique dans notre vie quotidienne pour saisir, manipuler des objets, ou simplement marcher. Les aires primaires somatosensorielles présentent la particularité d'être organisées somatotopiquement, donnant lieu au dénommé Homunculus. Alors que la plupart de notre surface corporelle est représentée suivant un ordre similaire à sa continuité physique, l'Homunculus présente une discontinuité majeure, la main et le visage étant représentés côte à côte. La frontière main-visage a été souvent utilisée comme un repère pour étudier l'une des particularités les plus fascinantes de notre cerveau, sa capacité de réorganisation. En particulier, la plasticité somatosensorielle a été trouvée capable de traverser la frontière main-visage suite à une privation d'afférences. Alors qu'il est connu depuis longtemps que l'augmentation des afférences conduit également à des changements corticaux souvent associés à des bénéfices perceptifs, la possibilité qu'une telle plasticité puisse traverser la frontière main-visage reste inexplorée. Le travail de ma thèse a pour but d'examiner cette question. Une première étude comportementale a révélé que le fait d'augmenter les afférences d'un doigt améliore non seulement l'acuité tactile de ce doigt, mais aussi du visage, suggérant un transfert de changements plastiques au travers de la frontière main-visage. Afin d'examiner ceci, deux études supplémentaires ont été réalisées en utilisant deux techniques complémentaires d'imagerie cérébrales, à savoir l'IRMf et la MEG. En adéquation avec nos hypothèses, une réorganisation des représentations de la main et du visage a été trouvée. Dans l'ensemble, ce travail révèle qu'une plasticité adaptative menant à des bénéfices perceptifs peut se propager sur de larges distances corticales, en particulier au-delà de la frontière main-visage, et par conséquent ouvre une nouvelle fenêtre d'investigation pouvant avoir un réel impact dans la promotion de rééducationTouch plays a critical role in our daily life to grasp and manipulate objects, or simply walk. The primary somatosensory areas exhibit the striking feature of being somatotopically organized, giving rise to the so-called Homunculus. While most of our body surface is represented following an order similar to its physical continuity, the Homunculus displays a major discontinuity, the hand and the face being represented next to each other. The hand-face border has been widely used as a somatotopic hallmark to study one of the most fascinating features of our brain, its capacity for reorganization. Particularly, somatosensory plasticity was found to cross the hand-face border following deprivation of inputs. While it has long been known that increasing inputs also leads to cortical changes typically associated with perceptual benefits, whether such plasticity can cross the hand-face border remains unknown. My thesis work aimed to investigate this question. A first behavioural study revealed that increasing inputs to a finger improves not only the tactile acuity at this finger, but also at the face, suggesting a transfer of plastic changes across the hand-face border. To investigate this, two additional studies were performed using two complementary brain imaging techniques, namely high-field fMRI and MEG. In agreement with our hypotheses a reorganization of both hand and face representations was found. Altogether, this work reveals that adaptive plasticity leading to perceptual benefits can spread over large cortical distances, in particular across the hand-face border, and thus opens up a new window of investigation that may have a real impact in promoting rehabilitation
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Colavita, Michelangelo. "Dynamics of hippocampal networks revealed by voltage sensitive dye imaging." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0424.
Full textAbstract:
Dans le but de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau nous devons examiner les domaines structuraux qui le composent, de la simple cellule à des régions entières du cerveau interconnectées. Cependant, bien que le fonctionnement d’une ou plusieurs cellules soit relativement bien connu, il n’y a que peu d’informations concernant les groupements de neurones interagissant fonctionnellement dans une même tâche, les réseaux neuronaux. De plus, l'activité équilibrée et concertée des réseaux excitateurs et inhibiteurs joue un rôle clé pour les intégrations corticales appropriées. Par ailleurs, il existe plusieurs outils afin d’enregistrer l’activité des réseaux excitateurs, ce qui n’est pas le cas pour les réseaux inhibiteurs. L’imagerie du colorant sensible au voltage (VSDI) est une technique permettant l’enregistrement de l’activité neuronale au moyen d’une émission de fluorescence proportionnelle au changement de potentiel de membrane. Par rapport aux autres techniques employant des électrodes, le VSDI permet l’enregistrement non invasif de l’activité de centaines de sites en même temps. Au cours des dernières décennies, le VSDI a été largement utilisé tant in vitro qu’in vivo pour étudier l’activité d’une cellule et des réseaux excitateurs. Néanmoins, en utilisant le VSDI, les recherches quant à l’activité des réseaux excitateurs ont été principalement réalisées par quantification d’émission de fluorescence en définissant des régions d’intérêts à des temps fixes, alors que l’activité inhibitrice n’a été évaluée qu’à l’échelle cellulaire. La première approche ne permet pas l’obtention de toutes les informations de la dynamique de propagation de la transmission glutamatergique du fait qu’elle ne prend en considération ni la vitesse ni la direction de propagation du signal. En revanche, la seconde approche n’offre pas la possibilité d’étudier l’activité du réseau inhibiteur ce qui serait toutefois important de définir du fait de la propagation spatiale extensive des interneurones au sein des aires corticales. Durant mon doctorat, le but de mon travail a été d’étudier en détail les réseaux neuronaux excitateurs et inhibiteurs de l’aire CA1 de l’hippocampe de souris à l’aide du VSDI. Pour les étudier de façon plus compréhensive, en collaboration avec une équipe de mathématicien, nous avons développé un algorithme permettant de mesurer la vitesse et la direction de propagation du signal VSDI, ce qui représente une nouvelle méthode pour analyser le flux optique. Après la validation réussie de l’algorithme avec des données de substitution pour tester sa précision, nous avons analysé deux séries d’expériences dans lesquelles l’activité des réseaux excitateurs a été manipulée soit par augmentation de l’intensité de stimulation passant de 10 à 30 Volts ou en bloquant la transmission GABAergique avec la picrotoxine, un antagoniste du récepteur GABAA. Les résultats de ces manipulations montrent une diminution significative de la vitesse alors que l’application de picrotoxine modifie de façon significative la direction de propagation, ce qui rend le signal de dépolarisation médié par le VSDI moins dispersé par rapport au contrôle. L’utilisation du VSDI a permis l’entière caractérisation des signaux hyperpolarisants médiés par les récepteurs GABAA dans toutes les sous-couches de CA1 (champ IPSP), offrant ainsi une nouvelle façon d’étudier les événements inhibiteurs à l’échelle d’un réseau. De plus, j’ai montré qu’en activant les récepteurs mGluR5, j’étais capable d’augmenter de façon durable le champ IPSP du VSDI, avec la durée et l’ampleur au niveau des sous-couches spécifiques de CA1. Globalement, je présente dans cette thèse de nouvelles méthodes et nouveaux résultats qui peuvent représenter une avancée dans la quête d’une meilleure compréhension des réseaux neuronaux, excitateurs et inhibiteurs, ce qui, espérons-le, pourra contribuer à réduire l’écart de connaissance entre l’activité d’une seule cellule et celle du comportementIn order to better understand brain functioning we need to investigate all the structural domains present in it, from single cell to interconnected entire brain regions. However, while our knowledge in terms of single/few cells functioning is vast, very little is known about neuronal networks, which are interacting collections of neurons functionally related to the same task. Moreover, the balanced and concerted activity of excitatory and inhibitory networks plays a key role for proper cortical computations. However, while exist several tools to record excitatory networks activity, this is not the case for inhibitory networks. Voltage sensitive dye imaging (VSDI) is a technique that allows the recording of neuronal activity by mean of proportional emission of fluorescence according to changes in membrane potential. The advantage of using VSDI over other recording techniques using electrodes is that VSDI allows not invasive recording of neuronal activity from hundreds of sites at the same time. During my doctoral course I aimed at studying in detail excitatory and inhibitory neuronal networks in the CA1 area of mouse hippocampus with VSDI. To study excitatory networks more comprehensively, in collaboration with a team of mathematicians, we developed a mathematical algorithm that allowed measuring the velocity and the direction of spreading of the VSDI signal and it represents a new method to determine an optical flow. After successful validation of the algorithm with surrogate data to test its accuracy, we analysed two set of experiments in which network excitatory activity has been manipulated either by increasing Schaffer’s collaterals stimulation intensity or by blocking GABAergic transmission with the GABAA receptor antagonist picrotoxin in order to increase the depolarization in the CA1 region of the hippocampus. The results of these manipulations significantly decreased signal velocity whereas picrotoxin application significantly modified the direction of spreading, making the depolarization-mediated VSDI signal less dispersed compared to control. Using VSDI I was able to fully characterize GABAA receptor-mediated hyperpolarizing signals in all the CA1 sublayers (field IPSPs), thus providing a new way of monitoring inhibitory events at network level. Moreover, I found that the activation of mGluR5 receptors induced an increase in a long-lasting manner of the VSDI-recorded field IPSPs, with duration and magnitude that relied on the specific CA1 sublayer considered. Overall, my work shows new methodologies and new findings that may represent a step forward in the quest for a better understanding of neuronal networks, both excitatory as well as inhibitory, which hopefully can contribute to reduce the gap of knowledge between single cell activity and behaviour
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Levy, Jonathan. "Etude in cérébro des mécanismes inconscients lors de la lecture." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/882/.
Full textAbstract:
La lecture est orchestrée par un réseau de régions cérébrales spécialisées, échangeant des informations par des décharges électriques à des fréquences variables. Superficiellement, ces processus sont tellement automatisés qu'ils opèrent en dessous de notre niveau de conscience. Nonobstant le caractère avantageux d'un tel mécanisme aussi simple, automatisé et efficace, nous profiterions davantage de comprendre les dynamiques neuronales sous-tendant ce mécanisme. L'objectif de la thèse présentée ici est d'éclairer, au moins en partie, ces processus inconscients, pour lever l'ambiguïté de certaines notions débattues, et de proposer de nouvelles perspectives pour de futures recherches. Les résultats du premier des projets constituant cette thèse (Chapitre 2), illustrent bien la distribution et le trafic d'informations cérébrales de ces processus, ayant un gradient bilatéral-à-gauche et arrière-en-avant, résultant sans détour de l'accroissement en traitement linguistique. Le deuxième projet (Chapitre 3) agrandit l'étendue de la thèse en dévoilant comment les dynamiques neuronales sous-tendant ces processus automatiques peuvent prédire la performance de lecture ; et peut être le plus important, les données soulèvent l'idée originale d'un style de lecture efficace " in cérébro " en fonction de l'empreinte digitale du mot, et font valoir que, des styles de lecture individuellement uniques se traduisent par une lecture qualifiée ou déficiente. Dans la partie finale de la thèse (Chapitre 4), j'ai cherché à comprendre comment ces mécanismes automatiques accèdent à la conscience. Dans ce but, nous avons utilisé la magnéto- encéphalographie ainsi qu'un paradigme " stair-case " innovateur, pour repérer la frontière perceptuelle entre l'accès à la conscience des processus de lecture inférieurs et supérieurs. Cette entreprise se dote d'une contribution importante à l'étude semi-controversée de la conscience, et en plus la lie au domaine du langageWhile you are now reading this text, you are unaware of a complex series of extremely rapid processes which is taking place: Within less than 250 ms of viewing a written word, the visual system extracts the information needed to identify its linguistic significance. This complex endeavor is orchestrated by a network of specialized brain regions constantly communicating and trafficking information to and from each other, by discharging electrical pulses at various frequencies. On the surface, since those processes are highly automated, they operate underneath our level of consciousness. The aim of the present dissertation is to shed light on the complex brain dynamics underlying those unconscious processes, and thereby better comprehending the automated and efficient mechanism that we know as reading. To this aim, we used a variety of measurement-tools including fMRI, magnetoencelography, neuronal connectivity and behavioral measures. We first focused on the principal automatic processing steps sustaining reading, and illustrated their distribution and information routing inside the brain. We found that their spatio-functional recruitment follows bilateral-to-left and posterior-to-anterior gradients. Second, we pinpointed distinct anatomical pathways corresponding to the two famous routes for the processing of written language. As revealed, reliance on these neuronal pathways predicts reading skill - a finding, which potentially could be used in the future for the early identification of developmental dyslexia. Third, we sought to understand in what manner those processes access consciousness. We managed to pinpoint the perceptual boundary between the access to consciousness of lower and higher reading processes. The results suggest that localized neuronal oscillations mirror the "upgrading" of consciousness to a higher linguistic processing level. Altogether, this enterprise introduces an important contribution to the domain of reading with potential preventative applications, and additionally links it to the semi-controversial field of the neural correlates of consciousness
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Grava, Cristian. "Compensation de mouvement par réseaux neuronaux cellulaires : application en imagerie médicale." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0096/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'estimation et la compensation de mouvement à partir de séquences d'images. L'originalité de cette thèse consiste dans les solutions proposées pour l'implantation rapide de l'interpolation et de la compensation du mouvement sur un support physique existant de réseaux neuronaux céllulaires (RNC). Pour améliorer la précision des méthodes classiques d'estimation du mouvement, on a développé des approches avec prise en compte des discontinuités. Les algorithmes déterministes de minimisation de l'énergie par Maximum a Posteriori implantés sont l'ICM et le recuit en champ moyen. La compensation du mouvement implantée sur le RNC s'appuie sur le champ de mouvement estimé précédent. Ceci est facilité par la similitude entre le voisinage au sens de Markov et la structure physique des RNC. Les performances de algorithmes proposés, ont été testées sur des imageries medicales échographiques et tomographiques X. Les gains de temps obtenus sont de plusieurs ordres de grandeur (jusqu'à 10 puissance 3) et constituent une alternative extrêment intéréssante aux solutions conventionnellesThis work concern motion estimation and compensation in image sequences. The originality of this thesis consist in the proposed solutions for a fast implementation of the interpolation and motion compensation on an existing hardware structure based on Cellular Neural Networks (CNN). To improve the precision of classical motion estimation methods, we developed markovian approaches, taking into account the discontinuities in the motion field. The deterministic algorithms implemented for the minimization of the maximum a Posteriori energy are ICM and mean-field annealing. The motion compensation implemented on CNN is based on the motion field, already estimated. This is facilitated by the similitude between the neighbourhood in the Markov sense and the physical structure of the CNN. The performances of the proposed algorithms were studied on images from echography and X-ray tomography. The time-gain is several orders (until 10~) greater and they are an alternative to conventional solutions
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Grava, Cristian Magnin Isabelle Buzuloiu Vasile. "Compensation de mouvement par réseaux neuronaux cellulaires application en imagerie médicale /." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=grava.
Full text
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La, Rota Camilo. "Analyse de l'activité électrique multi-sites auditif chez le cobaye." Phd thesis, Grenoble 1, 2003. http://www.theses.fr/2003GRE19001.
Full textAbstract:
"La problématique qui a motivé cette étude est celle de la représentation et du traitement de l'information dans le néocortex. On s'intéresse en particulier à l'hypothèse selon laquelle l'information sensorielle est représentée par un " code " spatio-temporel dans l'activité coopérative des populations neuronales. Cette étude est fondamentale pour le développement de solutions technologiques à certains problèmes médicaux (e. G. Neuroprothèses). La disponibilité de nouvelles techniques de mesure multi-sites qui permettent d'observer l'activité spatio-temporelle du cortex à des résolutions suffisantes, nous donne l'occasion d'aborder la notion " d'interaction neuronale " à des échelles mésoscopiques et d'étudier les mécanismes de la sensation et de la perception au niveau des aires fonctionnelles. Nous nous sommes intéressés à l'activité électrique du cortex auditif en réponse aux stimuli sonores, observée in vivo chez le cobaye à l'aide de colorants fluorescents potentiel-dépendants. Nous avons étudié des méthodes pour le traitement, l'analyse et la compression/intégration de l'information spatio-temporelle, adaptées à ce type de données. Une analyse descriptive nous a permis de caractériser les signaux recueillis, ainsi que leur variabilité et les erreurs qui nuisent à la mesure. Une étude théorique est venue compléter cette description et a permis d'interpréter nos données par rapport à l'activité neuronale sous-jacente. Le signal de fluorescence est difficile à traiter avec des techniques classiques de traitement du signal, nous avons donc utilisé des techniques basées sur la transformée en ondelettes afin d'estimer et de caractériser l'activité d'origine neuronale. Finalement, nous avons analysé quelques approches pour la modélisation spatio-temporelle de l'activité du cortex, et nous avons étudié l'adéquation de ces modèles à nos données. Des éléments de méthode pour l'étude de cette problématique et des perspectives pour les expériences futures sont avancés. "The scientific problem that has motivated this study is the representation and processing of information in the neocortex. We are interested in particular in the hypothesis that states that information is coded on the neural populations' cooperative activities. This study is essential to find technological solutions to some medical problems, such as the development of neuroprosthesis. The existence of new multisite measuring techniques that allow the in vivo observation of the spatiotemporal activity of the cortex at high resolutions, give us the possibility to study the concept of "neural interaction" at mesoscopic scales and to study the mechanisms of senses and perception at the level of functional areas. We have studied in particular the electrical activity of the guinea pig's auditory cortex in response to stimuli using voltage-dependent dyes (optical imaging). We have studied some techniques for the processing and analysis of the spatiotemporal information represented by this data. By means of a descriptive analysis we have characterized the signals, their variability and the measuring errors. A theoretical study complemented this description, and allowed us to interpret our data in function of the underlying neural activity. Optical signals are difficult to process with traditional signal processing techniques, we have used wavelet-based techniques to estimate and characterize the neural activity components of the signal. Finally, we have evaluated some approaches to the spatiotemporal modeling of the cortical activity, and we have studied the pertinence of these models to describe our data. Some perspectives on this problem and on the design of future experiences are given
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Lamirel, Cédric. "Bases neuronales du glaucome : une approche combinant psychophysique, oculomotricité et imagerie fonctionnelle cérébrale." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066231.
Full textAbstract:
La diminution précoce de la sensibilité au mouvement dans le glaucome primitif à angle ouvert suggère que cette pathologie perturbe la réalisation de tâches complexes impliquant la voie magnocellulaire et la voie corticale dorsale spécialisées dans l’analyse du mouvement. Ce travail teste cette hypothèse. Dans une première partie nous montrons que les saccades vers une cible immobile ou en mouvement sont altérées. Les latences sont augmentées dès le stade débutant du glaucome lorsque la cible est statique, et plus encore lorsque la cible est en mouvement. La précision des saccades est diminuée au stade modéré de la maladie lorsque la cible est statique et dès le stade débutant lorsque la cible est en mouvement. Nous avons ensuite utilisé des stimuli bistables impliquant des processus d’intégration ou de ségrégation de mouvements complexes. Les glaucomateux ont présenté moins d’alternances entre les 2 percepts possibles pour des stimuli utilisant des variations du contraste pour induire la bistabilité. La qualité de la poursuite et de la fixation pendant ces tâches était diminuée. Ces résultats montrent que le glaucome peut perturber des fonctions visuo-cognitives complexes avant même l’apparition d’un scotome. Ils suggèrent une atteinte diffuse des réseaux corticaux et sous corticaux de l’oculomotricité, en particulier des saccades. Ces anomalies peuvent être le corrélat fonctionnel des atteintes structurelles transsynaptiques dans le colliculus supérieur, le noyau géniculé latéral et le cortex visuel provoquées par le glaucome. Ce travail indique que l’évaluation des performances oculomotrices est un indicateur pertinent des atteintes précoces dans le glaucomeDecreased visual motion sensitivity in early stages of primary open angle glaucoma suggests that this pathology may impair complex visuo-cognitive tasks involving the magnocellular pathway and the dorsal cortical pathway that are specialized in motion analysis. This work is testing this hypothesis. In the first part, we demonstrated that saccades toward a static or a moving target are impaired. Saccade’s latencies are increased in early and moderate stages of glaucoma when the target is static, and even more when the target is moving. Saccade’s accuracy is decreased only in moderate stages of glaucoma when the target is static and in both early and moderate stages when the target is moving. In a second part, we used bistable stimuli to test neural processes of integration and segregation of complex visual motion. Glaucoma patients had fewer transitions between the 2 possible percepts for stimuli using contrast variations to induce bistability, although they did experience bistable motion with different stimuli. The quality of pursuit and fixation were decreased in glaucoma patients. Altogether these results show that glaucoma alters complex visuo-cognitive tasks before the detection of a scotoma by standard automated perimetry. The results suggest a diffuse impairment of the cortical and sub-cortical networks involved in eye movement, particularly in saccades. These anomalies could be the functional correlates of structural transsynaptic changes found in the superior colliculus, in the lateral geniculate nucleus and in the visual cortex. Our work indicates that evaluation of eye movements might be a useful marker of early damages of the anterior visual pathway in glaucoma
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Colavita, Michelangelo. "Dynamics of hippocampal networks revealed by voltage sensitive dye imaging." Doctoral thesis, Università di Catania, 2015. http://hdl.handle.net/10761/3813.
Full textAbstract:
In order to better understand brain functioning we need to investigate all the structural domains present in it, from single cell to interconnected entire brain regions. However, while our knowledge in terms of single/few cells functioning is vast, very little is known about neuronal networks, which are interacting collections of neurons functionally related to the same task. Moreover, the balanced and concerted activity of excitatory and inhibitory networks plays a key role for proper cortical computations. However, while exist several tools to record excitatory networks activity, this is not the case for inhibitory networks. Voltage sensitive dye imaging (VSDI) is a technique that allows the recording of neuronal activity by mean of proportional emission of fluorescence according to changes in membrane potential. The advantage of using VSDI over other recording techniques using electrodes is that VSDI allows not invasive recording of neuronal activity from hundreds of sites at the same time.
During the last decades, VSDI has been widely used both in vitro and in vivo and to investigate both single cells and excitatory network activities. However, by using VSDI, investigations on excitatory networks activity have been mainly performed by quantifying fluorescence emission in defined regions of interest at time-fixed points, while inhibitory activity has been evaluated only at single cell level. The former approach misses several information of the dynamics of spreading of glutamatergic transmission because does not consider for example how fast a signal propagates and in which direction. The latter approach instead, does not allow the monitoring of network inhibitory events, which would be very important considering the extensive spatial spreading of interneurons within cortical areas.
During my doctoral course I aimed at studying in detail excitatory and inhibitory neuronal networks in the CA1 area of mouse hippocampus with VSDI.
To study excitatory networks more comprehensively, in collaboration with a team of mathematicians, we developed a mathematical algorithm that allowed measuring the velocity and the direction of spreading of the VSDI signal and it represents a new method to determine an optical flow. After successful validation of the algorithm with surrogate data to test its accuracy, we analysed two set of experiments in which network excitatory activity has been manipulated either by increasing Schaffer s collaterals stimulation intensity or by blocking GABAergic transmission with the GABAA receptor antagonist picrotoxin in order to increase the depolarization in the CA1 region of the hippocampus. The results of these manipulations significantly decreased signal velocity whereas picrotoxin application significantly modified the direction of spreading, making the depolarization-mediated VSDI signal less dispersed compared to control.
Using VSDI I was able to fully characterize GABAA receptor-mediated hyperpolarizing signals in all the CA1 sublayers (field IPSPs), thus providing a new way of monitoring inhibitory events at network level. Moreover, I found that the activation of mGluR5 receptors induced an increase in a long-lasting manner of the VSDI-recorded field IPSPs, with duration and magnitude that relied on the specific CA1 sublayer considered.
Overall, my work shows new methodologies and new findings that may represent a step forward in the quest for a better understanding of neuronal networks, both excitatory as well as inhibitory, which hopefully can contribute to reduce the gap of knowledge between single cell activity and behaviour.
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Jouini, Manel. "Reconstruction des images couleur de l'eau sous les nuages : recours à des méthodes neuronales." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066508.
Full text
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Foucher, Christophe. "Analyse et amélioration d'algorithmes neuronaux et non neuronaux de quantification vectorielle pour la compression d'images." Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN10120.
Full textAbstract:
Dans le contexte de l'imagerie satellite, nous avons travaillé sur la quantification vectorielle (QV) qui permet un meilleur compromis qualité/compression avec un codage à longueur fixe, plus robuste. Pour guider le choix d'un algorithme, nous avons en analysé plusieurs selon leurs caractéristiques de fonctionnement et leurs performances. Certains ont été simulés sur des images réelles. Un point faible de la QV est la complexité algorithmique du codage. Les évaluations ont confirmé l'intérêt des techniques de QV avec contrainte pour la réduire mais au détriment de la qualité. C'est pourquoi nous avons proposé deux techniques d'accélération sans contrainte. La première utilise les corrélations intra-blocs pour accélérer la recherche par distorsion partielle grâce à une concentration préalable de la variance. La seconde utilise les corrélations inter-blocs grâce à l'organisation topologique d'un dictionnaire construit par carte auto-organisée.
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Galerne, Pascal. "Détection et classification de cibles posées sur le fond marin par réseaux de neurones en imagerie sonar." Brest, 1998. http://www.theses.fr/1998BRES2022.
Full textAbstract:
Le sonar est largement utilise dans le domaine militaire pour localiser les mines sous-marines. L’acquisition d'images permet à des operateurs d'examiner les fonds avant le passage d'un bâtiment par exemple. Toutefois, cette tache est très délicate en raison de la présence d'un important bruit de spécule sur les images sonar. Notre travail consiste à développer un système d'aide à la décision offrant une image simplifiée de la scène et une pré-classification des objets détectes. La difficulté pour modéliser un tel problème nous a conduits à développer des méthodes originales de traitement d'image utilisant les réseaux de neurones. Ces techniques nécessitent la construction d'une base d'apprentissage contenant un grand nombre d'exemples. Pour pallier le manque de données réelles propre a l'application, nous avons tout d'abord développe un algorithme de synthèse d'images simulant la propagation de l'onde acoustique. Par ailleurs, la reconnaissance d'une cible sur une image sonar est possible par l'étude de la forme de son ombre portée qui résulte de l'absence de signal rétrodiffuse derrière l'objet. L’image est alors segmentée en deux classes : ombre et réverbération. Cette segmentation est réalisée par un réseau de neurones de type Kohonen associe a une procédure d'estimation (ECI) de la proportion d'ombre dans l'image. Un apprentissage non supervise réalise a partir des pixels de l'image permet a un petit nombre de neurones de se spécialiser pour détecter les pixels de la classe ombre. Les tests montrent que la méthode est fiable et conduit à des résultats tout a fait comparables à une segmentation markovienne. L’étape suivante consiste à construire, a partir des images segmentées, une base de données pour l'apprentissage du classifier neuronal perceptron multicouche. Chaque ombre est alors caractérisée par un vecteur constitue de descripteurs de Fourier et de paramètres spécifiques qui détectent les régularités du contour. Pour compléter ce travail, nous montrons que malgré les modestes dimensions de la base d'apprentissage, il est possible d'améliorer les taux de reconnaissance, en particulier sur les images inconnues, par l'élimination des poids les moins significatifs. Ainsi, âpres une analyse de la méthode d'élagage optimal borain damage, nous proposons une variante qui réalise une sélection plus rigoureuse des poids à éliminer.