Tesis: "IRM structurale"

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Danet, Lola. "Recollection et familiarité chez 12 patients présentant un infarctus thalamique gauche : étude comportementale, en imagerie structurale et fonctionnelle de repos". Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30335/document.

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Resumen

La mémoire de reconnaissance nous permet à la fois de détecter rapidement un stimulus précédemment perçu (familiarité), et de récupérer des informations relatives au contexte de notre rencontre avec ce stimulus (recollection). Les modèles neuro-anatomiques d'Aggleton et Brown (1999) puis d'Aggleton et al. (2011) postulent que le noyau antérieur (NA) du thalamus et le tractus mamillo-thalamique (TMT) du fait de leurs connexions avec l'hippocampe font partie du circuit de la recollection tandis que le noyau dorso-médian (DM) participerait à la familiarité en raison de ses connexions avec le cortex périrhinal. Dans cette thèse nous avons testé cette hypothèse d'indépendance. 12 patients avec un infarctus thalamique gauche ont été recrutés ainsi qu'un groupe de sujets contrôles appariés. Tous les participants ont été soumis à un bilan neuropsychologique, à trois tâches expérimentales de mémoire de reconnaissance et à un examen d'IRM morphologique et d'IRM fonctionnelle de repos. Selon les tâches nous avons estimé la contribution de la recollection et de la familiarité à la réponse sur la base de la verbalisation de la source, du degré de confiance dans la réponse ou de la catégorisation des réponses. Les lésions thalamiques ont été quantifiées et localisées automatiquement grâce à une nouvelle approche méthodologique que nous avons développée. Le profil neuropsychologique des patients a mis en évidence une amnésie antérograde verbale et un trouble exécutif modéré (Etude 1). Les lésions atteignaient principalement le DM alors que le NA était intact chez tous. Le TMT était lésé chez les 7 patients les plus amnésiques (Etudes 1 et 2). La recollection était altérée chez les patients quelle que soit la tâche alors que la familiarité était préservée. De plus l'indice de recollection corrélait avec la lésion du DM (Etude 2). Enfin, des corrélations ont été trouvées dans l'étude en connectivité fonctionnelle entre la disconnexion thalamo-frontale et la recollection (Etude 3). En somme, ces résultats signifient i\ qu'une lésion du NA n'est pas nécessaire pour causer une amnésie ii\ qu'une lésion du DM est suffisante pour causer un défaut de recollection mais pas nécessaire pour atteindre la familiarité iii\ qu'une lésion du TMT prédit une amnésie sévère, enfin iv\ que le réseau reliant fonctionnellement le DM au cortex préfrontal semble être impliqué dans l'expérience subjective de la mémoire de reconnaissance plutôt que dans ses contenus. Ils suggèrent de plus que le modèle d'Aggleton et al (2011) devrait être révisé en ce qui concerne la relation familiarité / DM
Recognition memory allows determining whether a stimulus has been previously encountered based on either a rapid detection process (familiarity) or a longer retrieval of the context associated with the stimulus (recollection). Aggleton and Brown's model (1999) and Aggleton and colleagues (2011) postulated that recollection and familiarity are anatomically and functionally independent. They hypothesized that the anterior nucleus (AN) / mamillothalamic tract (MTT) complex of the thalamus would be critical for recollection due to its connections with the hippocampus. The Mediodorsal (MD) nucleus would support familiarity owing to its links with the perirhinal cortex. In this thesis we tested this independence hypothesis. The 12 subjects with a pure left thalamic infarction were included along with a healthy matched control group. Every subject underwent a neuropsychological assessment, three experimental verbal recognition memory tasks, a high-resolution structural volumetric MRI scan and resting state functional imaging. Recollection and familiarity estimations were derived from subjective reports or responses categorization. We specifically developed the methods used to automatically analyse the volume and localization of the lesions. Patients performed worse than controls on verbal memory and to a lesser extent on executive tasks (Study 1). Most of the lesions were located in the MD while no lesion of the AN was found. The seven patients exhibiting MTT damage had the lowest memory performance (Studies 1 and 2). Recollection was lower in patients than in controls in all the three tasks whereas familiarity was systematically normal. In addition we found a significant correlation between the recollection index and the DM damage, suggesting that DM is directly involved in recollection (Article 2). Finally the functional connectivity results showed a correlation between recollection and a pattern of thalamofrontal disconnection in the patients, helping to understand the DM-recollection relationship. Overall, the findings of the different studies mean that i\ AN damage is rare and is not necessary to cause an amnesia, ii\ MD damage is sufficient to cause a recollection impairment but not necessary to impair familiarity, iii\ MTT damage predicts the severity of the amnesia, iv\ the network linking functionally the MD with the prefrontal cortex seems to be involved in the subjective experience associated with recognition memory

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Leroy, François. "Etude Méthodologique et Structurale du Développement Cérébral en IRM : Application aux Aires du Langage dans une Population de Nourrissons". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00633171.

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Resumen

Les nouveau-nés reconnaissent leur langue maternelle à la naissance et sont meilleurs que leur maman pour percevoir les sons de toutes les langues existantes dans le monde. Comment la structure du cerveau peut-elle favoriser le développement de telles facultés ? Au cours de cette thèse, j'ai étudié l'anatomie des aires corticales du langage afin de mieux comprendre l'émergence du langage au début de la vie. L'anatomie a été décrite dans une population de nourrissons, à partir d'une séquence d'images IRM. En m'aidant de l'expertise des équipes de recherche de Neurospin, j'ai mis en place plusieurs outils méthodologiques : D'une part, nous avons proposé une nouvelle méthode de segmentation du cortex pour faire face au faible contraste des images dans les premiers mois de vie. Cette méthode s'appuie sur plusieurs propriétés des tissus dans l'image, sans faire appel à un atlas. Elle consiste à déformer deux surfaces, initialisées de part et d'autre du cortex, afin qu'elles convergent sur l'interface séparant la matière grise et la substance blanche. Nous obtenons de très bons résultats pour les cerveaux des nouveau-nés (coefficient de Dice = 0,89). D'autre part, nous avons défini un indice de maturation à partir des intensités du signal du cortex. La démarche a été validée en mesurant une forte corrélation de cet indice avec l'âge des nourrissons dans toutes les régions observées (R2=0,88). Selon l'hypothèse la plus vraisemblable, les variations de cet indice sont dues à une baisse du contenu en eau du cortex relative à la prolifération des membranes. Dans les images IRM, nous avons tracé manuellement les sillons du cortex dans les régions du langage. Puis, nous avons mesuré leurs asymétries et les indices de maturation du cortex proche de ces sillons. Nous observons une organisation précoce des aires du langage, proche de celle observée dans le cerveau adulte. Plus précisément : D'une part, nous rapportons une asymétrie de profondeur du sillon temporal supérieur, encore peu connue ; la plus grande profondeur de ce sillon à droite se maintiendrait tout au long du développement, tandis que la faible profondeur à gauche reflèterait l'initiation d'une structure plus compartimentée le long du sillon. Nous confirmons également les asymétries du planum temporale et du gyrus de Heschl, ainsi qu'un déplacement ventral et en arrière des régions temporales postérieures gauches. Ces asymétries seraient associées à une connectivité plus dense dans ces régions à gauche et à des différences interhémisphériques dans le traitement des stimuli auditifs, particulièrement la parole. D'autre part, notre indice de maturation a révélé une avance relative de l'aire de Broca au sein des régions préfrontales, souvent jugées immatures à cet âge. Nous observons aussi la présence d'une décroissance du degré de maturation suivant un axe dorso-ventral dans le lobe temporal, cohérente avec l'organisation hiérarchique des traitements du langage. Enfin, les indices de maturation dans l'aire de Broca et dans la région postérieure du sillon temporal supérieur étaient corrélés avec un autre indice de développement (anisotropie fractionnelle) dans le faisceau arqué. Cette corrélation suggère la formation précoce d'une voie dorsale du langage entre l'aire de Broca et les régions temporo-pariétales. Enfin, nous discutons des origines et des influences génétiques sur cette organisation, en suggérant l'existence de modules innés spécifiques au langage. Les résultats de cette thèse posent de nouvelles questions : si l'asymétrie du sillon temporal supérieur reflète une structure plus segmentée dans l'hémisphère gauche, quels sont les effets de ces compartiments sur les processus du langage ? Par ailleurs, quel rôle jouerait la voie dorsale que nous avons observée dans la latéralisation du langage ?

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Leroy, François. "Etude méthodologique et structurale du développement cérébral en IRM : applications aux aires du langage dans une population de nourrissons". Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066800.

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Resumen

Les nouveau-nés reconnaissent leur langue maternelle à la naissance et sont meilleurs que leur maman pour percevoir les sons de toutes les langues existantes dans le monde. Comment la structure du cerveau peut-elle favoriser le développement de telles facultés ? Au cours de cette thèse, j’ai étudié l’anatomie des aires corticales du langage afin de mieux comprendre l’émergence du langage au début de la vie. L’anatomie a été décrite dans une population de nourrissons, à partir d’une séquence d’images IRM. En m’aidant de l’expertise des équipes de recherche de Neurospin, j’ai mis en place plusieurs outils méthodologiques: D’une part, nous avons proposé une nouvelle méthode de segmentation du cortex pour faire face au faible contraste des images dans les premiers mois de vie. Cette méthode s’appuie sur plusieurs propriétés des tissus dans l’image, sans faire appel à un atlas. Elle consiste à déformer deux surfaces, initialisées de part et d’autre du cortex, afin qu’elles convergent sur l’interface séparant la matière grise et la substance blanche. Nous obtenons de très bons résultats pour les cerveaux des nouveau-nés (coefficient de Dice = 0,89). D’autre part, nous avons défini un indice de maturation à partir des intensités du signal du cortex. La démarche a été validée en mesurant une forte corrélation de cet indice avec l’âge des nourrissons dans toutes les régions observées (R2=0,88). Selon l’hypothèse la plus vraisemblable, les variations de cet indice sont dues à une baisse du contenu en eau du cortex relative à la prolifération des membranes. Dans les images IRM, nous avons tracé manuellement les sillons du cortex dans les régions du langage. Puis, nous avons mesuré leurs asymétries et les indices de maturation du cortex proche de ces sillons. Nous observons une organisation précoce des aires du langage, proche de celle observée dans le cerveau adulte. Plus précisément : D’une part, nous rapportons une asymétrie de profondeur du sillon temporal supérieur, encore peu connue ; la plus grande profondeur de ce sillon à droite se maintiendrait tout au long du développement, tandis que la faible profondeur à gauche reflèterait l’initiation d’une structure plus compartimentée le long du sillon. Nous confirmons également les asymétries du planum temporale et du gyrus de Heschl, ainsi qu’un déplacement ventral et en arrière des régions temporales postérieures gauches. Ces asymétries seraient associées à une connectivité plus dense dans ces régions à gauche et à des différences interhémisphériques dans le traitement des stimuli auditifs, particulièrement la parole. D’autre part, notre indice de maturation a révélé une avance relative de l’aire de Broca au sein des régions préfrontales, souvent jugées immatures à cet âge. Nous observons aussi la présence d’une décroissance du degré de maturation suivant un axe dorso-ventral dans le lobe temporal, cohérente avec l’organisation hiérarchique des traitements du langage. Enfin, les indices de maturation dans l’aire de Broca et dans la région postérieure du sillon temporal supérieur étaient corrélés avec un autre indice de développement (anisotropie fractionnelle) dans le faisceau arqué. Cette corrélation suggère la formation précoce d’une voie dorsale du langage entre l’aire de Broca et les régions temporo-pariétales. Enfin, nous discutons des origines et des influences génétiques sur cette organisation, en suggérant l’existence de modules innés spécifiques au langage. Les résultats de cette thèse posent de nouvelles questions : si l’asymétrie du sillon temporal supérieur reflète une structure plus segmentée dans l’hémisphère gauche, quels sont les effets de ces compartiments sur les processus du langage? Par ailleurs, quel rôle jouerait la voie dorsale que nous avons observée dans la latéralisation du langage?
Newborns not only recognize their mother tongue at birth but are also capable of distinguishing far better than their mothers the totality of sounds of languages spoken on earth. What is the particular organization of the human brain that permits such linguistic abilities? During my Ph. D. , I studied language areas in the brain’s anatomy to better understand the early acquisition of language in life. Anatomy was described and analyzed by using magnetic resonance images (MRI) on infant brains. With the help of Neurospin research teams, I built the following methodological tools: We first proposed a cortical segmentation framework to deal with the weak image contrast during the first months of life. This method is based on several image properties of tissues and requires no atlas. Two initial segmentations, which are set on each side of the cortex, are deformed so as to converge at the gray-white matter interface. Segmentation results were very good for younger infants, i. E. , neonates (Dice coefficient = 0. 89). Then, we defined a maturation index based on the cortical image intensity. As it was expected, the index strongly increased with age in every region of interest (R2=0. 88). Index variations are most likely due to a decrease of water content related to membrane proliferation. In MR images, we manually drew cortical sulci within language areas. We then measured asymmetry and maturation indices along these sulci. Early organization was found in language areas close to the one reported in adults for both indices. A little-known depth asymmetry was found at the superior temporal sulcus. The deepest part of this sulcus onthe right hemisphere might be a lifelong landmark, whereas the shallower left sulcus would be related to a more segmented pattern. Also, we characterized the early forward and upward shift of the posterior end of the right Sylvian fissure. Moreover we confirmed the asymmetrical sizes of both the planum temporale and the Heschl’s gyrus. These asymmetries might be related to a larger connectivity in the left areas as well as to interhemispheric differences in processing auditory stimuli, specifically speech. As for the maturation index, the index value of the Broca’s area was far from being the lowest among language areas, which is at odds with the common opinion that prefrontal regions are immature at birth. We also reported a decrease of the maturation index along a dorso-ventral axis in the temporal lobe, consistent with the hierarchical organization of linguistic processes. Last of all, maturation indices of both Broca’s area and the posterior part of the superior temporal sulcus were correlated with another developmental index (fractional anisotropy) in the arcuate fasciculus. This correlation suggests the early development of the linguistic dorsal pathway between Broca’s area and temporo-parietal regions. We discuss in the end the genetic origins and mechanisms of this organization, suggesting that some innate modules might be dedicated to process speech. The results presented in this thesis bring further questions: if the asymmetry of the superior temporal sulcus means a more segmented pattern on the left hemisphere, what are the consequences of such segmentation on the linguistic processes? Furthermore, what role does the dorsal pathway play in language lateralization?

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Suprano, Ilaria. "Étude de la connectivité cérébrale par IRM fonctionnelle et de diffusion dans l’intelligence". Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1282.

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Resumen

L'idée que l'intelligence s’appuie non seulement sur des régions spécifiques du cerveau, mais également sur des réseaux cérébraux efficaces s’est récemment affirmée. En effet, on pense que l'organisation du cerveau humain repose sur des réseaux complexes et dynamiques dans lesquels la communication entre les régions cérébrales garantit un transfert efficace d'informations. Ces concepts nous ont amené à explorer les bases neurales de l'intelligence en combinant des techniques avancées d'IRM et la théorie des graphes. D'un côté, les techniques avancées d'IRM, telles que l'IRM fonctionnelle au repos (IRMf-rs) et l'IRM par diffusion (IRMd), permettent d'explorer respectivement la connectivité cérébrale fonctionnelle et structurale, tandis que la théorie des graphes permettent la caractérisation des propriétés des réseaux à différentes échelles, grâce à des métriques globales et locales. L'objectif de cette thèse est de caractériser la topologie des réseaux cérébraux fonctionnels et structurels chez les enfants et les adultes avec un quotient intellectuel supérieur (HIQ) par rapport aux sujets de niveau standard (SIQ). Premièrement, nous avons concentré notre attention sur une population d’enfants présentant différentes caractéristiques cognitives. Deux profils HIQ, à savoir homogène (Hom-HIQ) et hétérogène HIQ (Het-HIQ), ont été définis sur la base d'observations cliniques et de sous-tests du quotient intellectuel (QI). En utilisant des techniques d’IRMf-rs, nous avons examiné la topologie du réseau fonctionnel par « l’indice de rupture de nœud ». Nous avons trouvé des différences topologiques significatives dans les propriétés d'intégration et de ségrégation des réseaux chez les enfants HIQ par rapport aux enfants SIQ, pour le graphe cérébral entier, pour chaque graphe hémisphérique et pour la connectivité homotopique. De plus, ces changements de topologie étaient plus prononcés dans le sous-groupe Het-HIQ. Enfin, nous avons trouvé des corrélations significatives entre les changements des métriques de graphes et le QI total et d’autres indices du QI. Ces résultats ont démontré pour la première fois que les deux profils HIQ sont liés à une organisation différente du substrat neuronal. Ensuite, la connectivité structurale du réseau cérébral, mesurée par IRMd chez l’ensemble des enfants HIQ, est significativement différente de celle des enfants SIQ. Nous avons également aussi de fortes corrélations entre la densité des réseaux cérébraux des enfants et leurs scores d'intelligence. De plus, plusieurs corrélations ont été trouvées entre les métriques de graphe d'intégration suggérant que les performances de l'intelligence peuvent être liées à une organisation homogène des réseaux. Ces résultats ont démontré que le substrat neuronal de l'intelligence repose sur une microarchitecture de la substance blanche de forte densité et sur une organisation homogène des réseaux. Cette population a finalement été étudiée par IRMf avec une tâche de mémorisation de mots. Des changements significatifs ont été observés entre les groupes HIQ et SIQ. Cette étude confirme notre hypothèse selon laquelle les deux profils HIQ sont caractérisés par une activité cérébrale différente, avec un effet plus prononcé chez les enfants Het-HIQ. Enfin, nous avons étudié la connectivité fonctionnelle et structurale dans une population d’adultes HIQ. Nous avons trouvé plusieurs corrélations entre les métriques de graphe et les autres indices du QI. De même que pour la population d’enfants, les capacités cognitives élevées des adultes sont corrélées à une organisation homogène des réseaux structurels et fonctionnels et une modularité réduite. En conclusion, on a démontré que la sensibilité des métriques de graphes basées sur des techniques 'IRM avancées et de connectivité, telles que l’IRMf-rs et l'IRMd, était très utile pour mieux caractériser les réseaux cérébraux des enfants et des adultes, ainsi que pour distinguer différents profils d'intelligence chez les enfants
The idea that intelligence is embedded not only in specific brain regions, but also in efficient brain networks has grown up. Indeed, human brain organization is believed to rely on complex and dynamic networks in which the communication between cerebral regions guarantees an efficient transfer of information. These recent concepts have led us to explore the neural bases of intelligence using both advanced MRI techniques in combination with graph analysis. On one hand, advanced MRI techniques, such as resting-state functional MRI (rs-fMRI) and diffusion MRI (dMRI) allow the exploration of respectively the functional and the structural brain connectivity while on the other hand, graph theory models allow the characterization of brain networks properties at different scales, thanks to global and local metrics. The aim of this thesis is to characterize the topology of functional and structural brain networks in children and in adults with an intelligence quotient higher (HIQ) than standard levels (SIQ). First, we focused our attention on a children population with different cognitive characteristics. Two HIQ profiles, namely homogeneous (Hom-HIQ) and heterogeneous HIQ (Het-HIQ), have been defined based on clinical observations and Intelligence Quotient (IQ) sub-tests. Using resting-state fMRI techniques, we examined the functional network topology changes, estimating the "hub disruption index", in these two HIQ profiles. We found significant topological differences in the integration and segregation properties of brain networks in HIQ compared to SIQ children, for the whole brain graph, for each hemispheric graph, and for the homotopic connectivity. These brain networks changes resulted to be more pronounced in Het-HIQ subgroup. Finally, we found significant correlations between the graph networks’ changes and the full-scale IQ, as well as some intelligence subscales. These results demonstrated for the first time, that different HIQ profiles are related to a different neural substrate organization. Then, the structural brain network connectivity, measured by dMRI in all HIQ children, were significantly different than in SIQ children. Also, we found strong correlations between the children brain networks density and their intelligence scores. Furthermore, several correlations were found between integration graph metrics suggesting that intelligence performances are probably related to a homogeneous network organization. These findings demonstrated that intelligence neural substrate is based on a strong white matter microarchitecture of the major fiber-bundles and a well-balanced network organization between local and global scales. This children population was finally studied using a memory-word task of fMRI. Significant changes were observed between both HIQ and SIQ groups. This study confirms our hypothesis that both HIQ profiles are characterized by a different brain activity, with stronger evidences in Het-HIQ children. Finally, we investigated both functional and structural connectivity in a population of adults HIQ. We found several correlations between graph metrics and intelligence sub-scores. As well as for the children population, high cognitive abilities of adults seem to be related brain structural and functional networks organization with a decreased modularity. In conclusion, the sensitivity of graph metrics based on advanced MRI techniques, such as rs-fMRI and dMRI, was demonstrated to be very helpful to provide a better characterization of children and adult HIQ, and further, to distinguish different intelligence profiles in children

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Ali, Pauline. "Exploration en IRM cérébrale des capacités de marche chez les sujets âgés à travers le spectre cognitif : Substrat neuronal du contrôle de la marche volontaire". Electronic Thesis or Diss., Angers, 2024. http://www.theses.fr/2024ANGE0043.

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Le vieillissement entraîne des modifications de l'organisme, dont un déclin des performances physiques et fonctionnelles lié à des facteurs génétiques, biologiques et environnementaux. Ce déclin peut devenir pathologique, affectant anormalement certaines fonctions. L’altération des fonctions cognitive et motrice est souvent intriquée, les sujets ayant de mauvaises capacités de marche sont plus à risque de développer une démence. Ces liens entre atteinte motrice et capacité cognitive sont sous-tendus par des altérations neurologiques potentiellement communes à ces fonctions. Cette thèse vise à explorer les liens entre capacités de marche et cognitives chez les sujets âgés, en identifiant les substrats neuronaux associés aux paramètres de marche. Elle examine également comment ces substrats varient selon le statut cognitif et leur rôle dans la progression vers la démence. L’étude analyse trois cohortes (IRMarche et GAIT du CHU d’Angers, et Gait&Brain de l’Université de Western Ontario) regroupant des sujets âgés (> 60 ans) avec différents statuts cognitifs (cognitivement sains, « Mild Cognitive Impairment » (MCI), démence). L’analyse des corrélats anatomo-cliniques en IRM cérébrale structurale explore les associations entre structure cérébrale et capacité de marche. Une analyse spectroscopique du proton dans le cortex moteur primaire complète la dernière étude, examinant les liens entre métabolites et capacité en double tâche chez les sujets MCI. Un premier travail a montré que la vitesse de marche en double tâche (dénomination d’animaux) distinguait le mieux les statuts cognitifs, soulignant son intérêt pour le dépistage. Les travaux suivants ont identifié des corrélats cérébraux (volume de substance grise) spécifiques aux capacités de marche, variant selon le statut cognitif. Enfin, le substrat neuronal associé à un haut coût de la double tâche (lors du décompte d’un en un) a contribué à expliquer pourquoi les sujets MCI ayant un haut coût de la double tâche évoluent plus vers la démence.Cette thèse apporte un éclairage sur les mécanismes cérébraux liés au déclin des capacités de marche et cognitives. Des études futures avec d’autres techniques de neuroimagerie et d’électrophysiologie seront nécessaires pour approfondir ces résultats
The process of aging is associated with a decline in physical and functional performance, which can be attributed to a multitude of factors, including genetic, biological and environmental influences. Such decline may become pathological, affecting specific functions. Cognitive and mobility impairment frequently coexist, and subjects exhibiting gait alterations are at an elevated risk of developing dementia. These associations between cognitive and mobility capacities are underscored by neurological alterations that are common to these functions. This thesis investigates the associations between gait and cognitive capacities across older adults, with the objective of identifying the neural substrate associated with gait parameters.The study analyzed three cohorts (IRMarche, GAIT from Angers University Hospital, Gait&Brain from Western Ontario University) comprising older adults (over 60 years) with varying cognitive statuses (cognitively healthy, mild cognitive impairment and people with dementia). The current study employs structural brain magnetic resonance imaging to examine the relationship between brain structure and gait capacity. Finally, a spectroscopy analysis with a voxel localized in the primary motor cortex was conducted to examine the link between neurometabolite changes and dual-task gait performance in MCI. A first study demonstrates that dual-task gait speed (while naming animals) is a more effective method for distinguishing cognitive statuses, making it a promising approach for screening tests. The remaining articles identified specific brain regions associated with gait parameters, with these varying according to the cognitive status of the subjects. Furthermore, the neural substrate of high dual-task cost (DTC, while counting backwards by ones) provide insight into why individuals with MCI with higher DTC progress to dementia. This thesis offers novel insights into the cerebral mechanisms associated with cognitive and gait decline. Additional studies employing other neuroimaging techniques are necessary to fully elucidate these findings

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Vigneau-Roy, Nicolas. "Structure et fonction du cerveau : lien entre la densité vasculaire régionale et l'amplitude du signal BOLD". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6370.

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Résumé: L’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle est devenue un des outils principaux pour mesurer l’activité cérébrale chez l’Homme de façon non-invasive. Le type de séquence plus fréquemment utilisé à ces fins est le signal dépendant du niveau d'oxvgène sanguin (BOLD signal) car il reflète les changements hémodynamiques associés à l’activité cérébrale et offr l’avantage d'être relativement facile à mesurer. Cependant, cette mesure est dépendante du niveau de désoxyhémoglobine, présent dans les veines. L'architecture structurelle de ces dernières varie considérablement d'une région du cerveau à l'autre et cela fait en sorte qu'il est ardu de savoir si les différences inter-régionales sont dues à des différences au niveau de l’activité neuronale ou de la structure vasculaire. C'est pour répondre à cette question que nous avons observé la relation entre les variations régionales de densité vasculaire (VAD) et l’amplitude du signal BOLD au repos et en présence d'un stimulus. Nous avons implémenté une méthode de segmentation des veines pour des images en pondération de susceptibilité (SWI). Nous avons également utilisé une méthode de segmentation des tissus (Morphométrie Basée sur les Voxels (VBM )) pour séparer les tissus et calculer une mesure de densité de matière. Nous avons trouvé qu'indépendamment de la taille des voxels, les variations régionales d'amplitude du signal BOLD au repos et du signal évoqué par une tâche sont mieux corrélées avec la VAD qu'avec la densité de matière grise. En utilisant un modèle linéaire général, nous avons observé qu'une grande partie des variations régionales au repos pouvait être modélisée par la VAD. En somme, nos résultats suggèrent que le signal BOLD au repos est intimement relié à la structure vasculaire. Utiliser la densité vasculaire afin de calibrer les mesures d'amplitude du signal BOLD au repos nous permettra d'interpréter de façon plus précise et d'obtenir de meilleures informations sur les différences observées entre plusieurs groupes de sujets et de patients. // Abstract: Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) has become one of the primary tools used for non-invasively measuring brain activity in humans. For the most part, the blood oxygen level-dependent (BOLD) contrast is used, which reflects changes in heinodynamics associated with active brain tissue. The main advantage of the BOLD signal is that it is relatively easy to measure and thus is often used as a proxy for comparing brain function across population groups (i.e. control vs. patient). However, it is particularly weighted towards veins whose structural architecture is known to vary considerably across the brain. This makes it difficult to interpret whether differences in BOLD between cortical areas reflect true differences in neu-ral activity or vascular structure. We therefore investigated how regional variations of vascular density (VAD) relate to the amplitude of resting-state and task-evoked BOLD signals. To address this, we first developed an automated method for segmen-ting veins in images acquired with susceptibility weighted imaging (SWI), allowing us to visualize the venoms vascular tree across the brain. In 19 healthy subjects, we then applied Voxel-Based Morphometry (VBNI) to Ti-weighted images and compu-ted regional measures of gray matter density (GNID). We found that, independent of spatial scale. regional variations in resting-state and task-evoked fNIRI amplitude was better correlated to VAD compared to GRID. Using a general linear model (GLNI). it was observed that the bulk of regional variance in resting-state activity could be modelled by VAD. Taken together, our results suggest that resting-state BOLD signals are signifi-cantly related to the underlying structure of the brain vascular system. Calibrating resting BOLD activity by venous structure may result in a more accurate interpreta-tion of differences observed between cortical areas and/or individuals.

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Tran, dong Minh Ngoc Thien Kim. "Connectome structurel des réseaux neuronaux des patients d’épisode dépressif caractérisé étudié en IRM de tenseur de diffusion et de tractographie". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS082/document.

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Episode dépressif caractérisé (EDC) devient de plus en plus fréquent dans le monde entier. Les imageries fonctionnelles et volumétriques ont trouvé des activations anormales et des réductions de la substance grise cérébrale des patients d’EDC. Pourtant, le pattern des connexions cérébrales (le connectome structurel) des patients en EDC en imagerie de diffusion est peu connu et incomplet. L’objectif de ce travail est d’étudier le connectome structurel des patients d’EDC. Pendant 3 ans du 03/2014 au 03/2017, 56 patients d’EDC et 31 sujets sains de contrôles ont inclus dans l’étude. Tous ces patients ont reçu le même traitement de dépression de venlafaxine et ont été suivi 3 mois. Ils ont reçu l’évaluation clinique et d’IRM anatomique et de la diffusion cérébrale à l’inclusion et à 3 mois.Les contrôles ne sont évalués qu’à l’inclusion. A 3 mois, 37 patients sur 56 ont fini toutes les évaluations.On a trouvé que l’ancienne usage de l’antidépresseur (AD) et l’ancien épisode de dépression lient respectivement à l’augmentation et à la diminution de l’anisotropie cérébrale des patients déprimés. Aucune différence de l’anisotropie cérébrale entre les patients et les sujets sains à l’inclusion et à 3 mois du traitement n’a été détectée. La réponse à l’AD ne lie pas à l’anisotropie cérébrale des patients à l’inclusion et à 3 mois. La topographie des connexions semble modifiée mais pas significative. Ce résultat a mis en évidence pour la première fois 2 affections opposites de l’AD et de la dépression sur le connectome structurel cérébral à long terme
Major depressive disorder (MDD) is expanding on worldwide. Functional and volumetric imaging found abnormal activities and reductions in cerebral gray matter in MDD patients. However, the pattern of brain connections (structural connectome) of MDD patients in diffusion imaging remains unclear. The objective of this work is to study the structural connectome of MDD patients. For 3 years from 03/2014 to 03/2017, 56 MDD patients and 31 healthy controls (HC) were included in the study. All of these patients received the same venlafaxine depression treatment and were followed for 3 months. They received clinical evaluation and anatomical MRI and cerebral diffusion at baseline and at 3 months. HC are evaluated once at inclusion. At 3 months, 37 out of 56 patients completed all assessments. The old use of the antidepressant drugs (AD) and the previous episode of depression have been found to be related to the increased and decreased of cerebral anisotropy in depressed patients, respectively. No differences in cerebral anisotropy between patients and HC at baseline and at 3 months of treatment were detected. The response to AD is not related to patients’ cerebral anisotropy at baseline and at 3 months. The topography of the connections seems modified but not significant. This result showed for the first time 2 opposing affections of AD and depression on the cerebral structural connectome in long term

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Abdelaziz, Salih. "Développement d'un système robotique pour la radiologie interventionnelle sous IRM". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00801844.

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Resumen

La réalisation de gestes percutanés dans l'IRM ouvre la voie à des pratiques médicales prometteuses. En revanche, l'utilisation de l'IRM reste à ce jour limitée, et ce malgré l'intérêt en terme de qualité d'image. Cela est dû principalement à l'étroitesse du tunnel et à la complexité des gestes réalisés. Pour rendre accessibles de telles pratiques, une assistance robotique semble très pertinente. Pour le concepteur, la réalisation d'un système robotisé compatible IRM n'est pas une tâche facile, étant donné l'espace disponible et la présence d'un champ magnétique intense. C'est dans ce contexte que nous avons développé un assistant robotique, MRGuide, dédié aux traitements du cancer de la prostate dans l'IRM. Il s'agit d'un manipulateur à câbles avec un actionnement déporté. Dans ce travail, de nombreuses contributions menant à la réalisation de ce prototypes ont présentées. Parmi celles‐ci, une instrumentation originale pour estimer la tension des câbles est proposée. Cette instrumentation est basée sur l'utilisation d'une structure en treillis, de mécanismes compliants et de capteurs de déplacement à technologie optique pour assurer la compatibilité avec le scanner. Pour optimiser la géométrie du robot et faciliter son intégration dans l'IRM, une démarche de conception des robots à câbles instrumentés est développée. Cette démarche est basée sur une approche par intervalles. D'autres contributions relatives à la caractérisation de l'espace de travail des robots à câbles instrumentés, à l'étalonnage des capteurs de tension et au développement d'une stratégie de commande adaptée au dispositif sont décrites.

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Teillac, Achille. "Tractographie globale sous contraintes anatomiques". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS357/document.

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Resumen

Ce travail vise au développement d’une méthode d’inférence des fibres de la substance blanche cérébrale fondée sur l’utilisation d’une approche globale de type « verres de spins » sous contraintes anatomiques. Contrairement aux méthodes classiques reconstituant les fibres indépendamment les unes des autres, cette approche markovienne reconstruit l’ensemble des fibres dans un unique processus de minimisation d’une énergie globale dépendant de la configuration des spins (position, orientation, longueur et connexion(s)) et de leur adéquation avec le modèle local du processus de diffusion, afin d'améliorer la robustesse et la réalité anatomique des fibres reconstruites. Le travail mené dans le cadre de cette thèse a donc consisté, en plus du développement de l’algorithme de tractographie, à étudier la possibilité de le contraindre à l’aide d’a priori anatomiques provenant de l’imagerie anatomique pondérée en T1 et des nouvelles approches de microscopie par IRM de diffusion fournissant des informations de nature micro-structurelle sur le tissu. En particulier, l’algorithme a été conçu pour autoriser une forte courbure des fibres à l’approche du ruban cortical et permettre leur connexion au sommet des gyri, mais également sur leurs flancs. Le modèle NODDI (Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging) a gagné en popularité au cours des dernières années grâce à sa compatibilité avec une utilisation en routine clinique et permet de quantifier la densité neuritique et la dispersion angulaire des axones. Une forte dispersion traduit l’existence de populations de fibres d’orientations différentes ou une forte courbure d’un même faisceau de fibres au sein d'un voxel. Elle est donc exploitée pour relâcher la contrainte de faible courbure à proximité du cortex cérébral dans notre approche de tractographie globale lorsque cette dispersion angulaire est forte, permettant aux fibres de s'orienter par rapport à la normale locale au cortex. Cette contrainte est en revanche supprimée si la dispersion angulaire reste faible, indiquant une trajectoire à plus faible courbure, à l’instar des fibres se projetant dans le fond du gyrus ou des fibres en U. Les performances de cette nouvelle approche de tractographie sous contraintes anatomiques ont été évaluées à partir de données simulées, et ont été testées sur des données IRM post-mortem de très haute résolution et sur des données IRM in vivo de résolution millimétrique. En parallèle de ce développement méthodologique, une étude des corrélats locaux-régionaux de la densité neuritique et de l’activation cérébrale à la surface du cortex a été réalisée. L'étude a été menée sur la cohorte de sujets sains scannés dans le cadre du projet européen CONNECT dotée de données anatomiques, de diffusion et fonctionnelles reposant sur l’utilisation de paradigmes explorant en particulier les réseaux de la motricité, du langage et de la vision. Les données anatomiques ont permis d’extraire la surface piale et une parcellisation surfacique du cortex de chaque individu, les données de diffusion ont permis l’évaluation des cartographies individuelles de la densité neuritique au sein du ruban cortical et les données fonctionnelles du phénomène BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) ont permis le calcul des cartographies individuelles des z-scores du modèle linéaire général pour différents contrastes. Une colocalisation des maxima de la densité neuritique et des pics d'activation a été observée, pouvant être interprétée comme une augmentation de la densité neuritique au sein des réseaux fonctionnels afin d'en améliorer l'efficacité. L’étude a également corroboré la latéralisation du réseau fonctionnel du langage et de la motricité, en accord avec la latéralisation de la population scannée tandis qu'une augmentation de la densité neuritique dans le cortex visuel droit a été observée pouvant être corrélée à des résultats d’étude de l’attention visuo-spatiale reportée dans la littérature chez le primate non-humain
This work aims at developing a method inferring white matter fibers reconstructed using a global spin-glass approach constrained by anatomical prior knowledge. Unlike usual methods building fibers independently from one another, our markovian approach reconstructs the whole tractogram in an unique process by minimizing the global energy depending on the spin glass configuration (position, orientation, length and connection(s)) and the match with the local diffusion process in order to increase the robustness and the accuracy of the algorithm and the anatomical reliability of the reconstructed fibers. Thus, the work done during this PhD, along with the development of the global tractography algorithm, consisted in studying the feasibility of the anatomical prior knowledge integration stemming from the T1 weighted MRI and from new diffusion MRI microstructure approaches providing microstructural information of the surrounding tissue. In particular, the algorithm was built to allow a high fiber curvature when getting closer to the cortical ribbon and thus enabling the connection not only at the end of the gyri but also on their sides. The NODDI (Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging) model has become more and more popular during the past years thanks to its capability to be used in clinical routine and allows to quantify neurite density and axons angular dispersion. A high dispersion means the existence of different fibers population or a high curvature of a fascicle within a voxel. Thus, the orientation dispersion has been used in our global tractography framework to release the curvature constraint near the cerebral cortex when the angular dispersion is high, allowing fibers to orientate collinear to the local normal to the cortical surface. However, this constraint is removed if the angular dispersion stays low, meaning a low curvature fiber trajectory following the example of the fibers projecting to the end of a gyrus or the U-fibers. The performances of this new tractography approach constrained by anatomical prior knowledge have been evaluated on simulated data, and tested on high resolution post-mortem MRI acquisitions and millimetric resolution in vivo MRI acquisitions. In parallel of this methodological development, a study about local-regional correlations between neurite density and cerebral activation on the cortical surface has been made. This study has been conducted on the healthy volunteers cohort scanned in the frame of the European CONNECT project including anatomical, diffusion and functional data. The anatomical data has been used to extract the pial surface and an individual parcellation on the cortical surface for each volunteer, the diffusion data has been used to evaluate the individual maps of neurite density within the cortical ribbon and the functional data from the BOLD (Blood Oxygen Level Dependent) effect has been used to calculate the individual z-scores of the general linear model for specific contrasts investigating the motor, language and visual networks. A co-localization of neurite density and activation peaks has been observed, which might indicate an increase of the neurite density within functional networks in order to increase its efficiency. This study also corroborates the lateralization of the language functional network and the motor one, in good agreement with the population lateralization, while an increase of the neurite density in the visual cortex has been observed which might be correlated to the results of visuo-spatial attention studies described in the literature on the non-human primate

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Song, Tianqi. "Détection et caractérisation des plis-de-passage sur la surface du cortex cérébral : de la morphologie à la connectivité". Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2021. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03789664.

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La surface du cortex cérébral est très convoluée, avec un grand nombre de plis, les sillons corticaux. Ces plis sont extrêmement variables d'un individu à l'autre. Cette grande variabilité constitue un problème pour de nombreuses applications en neurosciences et en imagerie cérébrale. Un problème central est que les sillons cérébraux ne sont pas la bonne unité pour décrire les plis sur la surface corticale. En particulier, leur géométrie (forme) et leur topologie (branches, nombre de pièces) sont très variables. Les "Plis de passages" (PPs) peuvent expliquer une partie de cette variabilité. Le concept de PPs a été introduit pour la première fois par Gratiolet (1854) pour décrire les gyri transversaux qui interconnectent les deux côtés d'un sillon, sont fréquemment enfouis dans la profondeur de ces sillons, et sont parfois apparents sur la surface corticale. En tant que caractéristique intéressante du processus de plissement cortical, la connectivité structurelle sous-jacente des PP a également suscité beaucoup d'intérêt.Cependant, la difficulté d'identifier les PPs et le manque de méthodes systématiques pour les détecter automatiquement ont limité leur utilisation. Cette thèse vise à détecter et à caractériser les PPs sur la surface corticale tant du point de vue de la morphologie que de la connectivité. Elle s'articule autour de deux axes de recherche principaux : 1. Définition d'un processus de détection des PPs basé sur l'apprentissage automatique et utilisant leurs caractéristiques géométriques (ou morphologiques).2. Étudier les relations entre les PP et leur connectivité structurelle sous-jacente, et poursuivre le développement de modèles d'apprentissage automatique multimodaux. Dans la première partie, nous présentons une méthode de détection automatique des PP sur le cortex en fonction des caractéristiques morphologiques locales proposées dans (Bodin et al., 2021). Pour enregistrer les caractéristiques morphologiques locales de chaque sommet de la surface corticale, nous avons utilisé la méthode de profilage de la surface corticale (Li et al., 2010). Ensuite, le problème de reconnaissance tridimensionnelle des PP est converti en un problème de classification d'image bidimensionnelle avec un déséquilibre de classe où plus de points dans le STS sont des non-PP que des PP. Pour résoudre ce cas, nous proposons un modèle “Ensemble SVM” (EnsSVM) avec une stratégie de rééquilibrage. Les résultats expérimentaux et les analyses statistiques quantitatives montrent l'efficacité et la robustesse de notre méthode. Dans la deuxième partie, nous étudions la connectivité structurelle, en particulier les fibres U à courte portée, qui sous-tend la localisation des PPs, et proposons une nouvelle approche pour étudier la densité des terminaisons des fibres U sur la surface corticale. Nous émettons l'hypothèse que les PPs sont situés dans des régions de haute densité de terminaisons de fibres U croisées. En effet, nos analyses statistiques montrent une corrélation de robustesse entre les PPs et la densité de terminaisons des fibres U. De plus, nous discutons de l'impact de l'hétérogénéité de la connectivité dans le STS sur les résultats de l'apprentissage automatique. Enfin, nous investiguons l'utilisation de cartes de myéline comme un complément à la connectivité structurelle
The surface of the cerebral cortex is very convoluted, with a large number of folds, the cortical sulci. Moreover, these folds are extremely variable from one individual to another. This great variability is a problem for many applications in neuroscience and brain imaging. One central problem is that cerebral sulci are not the good unit to describe folding over the cortical surface. In particular, their geometry (shape) and topology (branches, number of pieces) are very variable. “Plis de passages” (PPs) or “annectant gyri” can explain part of the variability. The concept of PPs was first introduced by Gratiolet (1854) to describe transverse gyri that interconnect both sides of a sulcus, are frequently buried in the depth of these sulci, and are sometimes apparent on the cortical surface. As an interesting feature of the cortical folding process, the underlying structural connectivity of PPs also generated a lot of interest. However, the difficulty of identifying PPs and the lack of systematic methods to automatically detecting them limited their use. This thesis aims to detect and characterise the PPs on the cortical surface from both morphology and connectivity aspects. It was structured around two main research axes: 1. Definition of a machine learning-based PPs detection process using their geometrical (or morphological) characteristics. 2. Investigate the relationships between PPs and their un- derlying structural connectivity, and further development of multi-modal machine learning models. In the first part, we present a method to detect the PPs on the cortex automatically according to the local morphological characteristics proposed in (Bodin et al., 2021), To record the local morphological patterns for each vertex on the cortical surface, we used the cortical surface profiling method (Li et al., 2010). After that, the three-dimensional PP recognition problem is converted to a two-dimensional image classification problem of class-imbalance where more points in the STS are non-PPs than PPs. To solve this case, we propose an ensemble SVM model (EnsSVM) with a rebalancing strategy. Experimental results and quantitative statistics analyses show the effectiveness and robustness of our method. In the second part, we study the structural connectivity, particularly short-range U-fibers, underlying the location of PPs, and propose a new approach to study the density of U-fiber terminations on the cortical surface. We hypothesize that the PPs are located in regions of high density of intercrossing U-fibers termination. Indeed, our statistical analyses show a robustness correlation between PPs and U-fibers termination density. Moreover, we discuss the impact of connectivity heterogeneity in the STS on the machine learning results, and the myelin map is then used as a supplement to the structural connectivity

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Lagadec, Saioa. "Dépression post-AVC : apport d’une double approche de neuroimagerie et enquête en vie quotidienne". Thesis, Bordeaux 2, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR21927/document.

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Près de 30% des patients ayant survécus à un AVC, développent une dépression (DPAVC) dont le retentissement sur la qualité de vie peut être majeur. Sa physiopathologie est encore méconnue et les critères diagnostiques ne sont pas clairement définis. Notre objectif est d'identifier des facteurs précoces neuropsychologiques et de neuroimagerie prédictifs d'une dépression 3 mois après l’AVC.Cinquante-cinq patients présentant un premier AVC, sans antécédent neurologique ou psychiatrique ont été inclus. Dix jours après l’AVC, la sévérité des symptômes dépressifs et anxieux a été évaluée d’une part, par les échelles standard d’Hamilton et d’autre part, en vie quotidienne durant 7 jours, par la méthode d’échantillonnage des expériences (ESM). Au même temps, un examen d’IRM multimodale a été réalisé (IRM fonctionnelle de repos, DTI et 3D T1) afin d'évaluer les modifications anatomo-fonctionnelles de l’organisation cérébrale. Trois mois après l’AVC, une mesure standard de la sévérité des symptômes dépressifs et anxieux est à nouveau effectuée. A partir de ces données nous avons exploré la relation existant entre 1/ la sévérité des symptômes dépressifs et les données IRM 2/ la sévérité des symptômes dépressifs et les données ESM 3/ la sévérité des symptômes dépressifs mesurée par ESM et les modifications anatomo-fonctionnelles cérébrales. Nous avons mis en évidence une modification de la connectivité fonctionnelle entre les régions postérieures du réseau en "default mode", de la même façon que dans les dépressions majeure et vasculaire ; et entre le cortex temporal moyen et ce réseau. A la phase aigue de l’AVC, 2 profils symptomatologiques se distinguent : le premier est caractérisé par une grande fatigue et une forte anhédonie, le deuxième est définit par de la tristesse, une forte anxiété, des pensées négatives et une forte réactivité émotionnelle. Ce dernier est associé au risque de DPAVC à 3 mois. Enfin, nous avons montré que les modifications fonctionnelles du DMN prédictives de l’AVC étaient associées à la réactivité émotionnelle, alors que le volume de substance grise du cervelet était corrélé à la fréquence des pensées positives et négatives.En conclusion, la physiopathologie de la DPAVC présenterait des similitudes avec celle de la dépression majeure et de la dépression vasculaire, mais aussi des différences comme l’engagement du cortex temporal moyen au sein du réseau en « default mode ». De plus, cette étude suggère qu'à côté de l'implication de la lésion cérébro-vasculaire, des critères de vulnérabilité psychobiologiques antérieurs à l’AVC influenceraient la survenue d’une dépression
30% of stroke survivors will experience Post-Stroke Depression (PSD) that is associated to a poor quality of life. PSD is still under-diagnosed due to the absence of clear diagnostic criteria and its pathophysiology remains unknown. The aim of this study was to identify early imaging and psychiatric risk factors of depression 3 months after stroke. Patients with a first ischemic stroke, without any neurologic and psychiatric history were included. Daily-life symptoms were evaluated using ESM 10 days after stroke. Brain MRI acquisition was performed at 10 days after stroke including DWI, FLAIR/T2, resting state fMRI and anatomical sequences. We explored the association between 1/ the severity of depressive symptoms and MRI data 2/ the severity of depressive symptoms and ESM data 3/ the severity of depressive symptoms measured by ESM and MRI data.Results revealed a modification of the functional connectivity between posterior structures of the DMN (Default Mode Network) and between the middle temporal cortex and the DMN. In the acute phase, depressed patients presented either high fatigue and anhedonia or another profile including high anxiety, negative thoughts and emotional reactivity which is associated to the risk of depression 3 months after stroke. Moreover, we demonstrated that functional connectivity modifications within the DMN and the cerebellum grey matter were respectively associated to emotional reactivity and the frequency of positive and negative thoughts.In conclusion, modifications of the DMN were implicated in the physiopathology of PSD in the same way that major or vascular depression, with a specificity represented by the new contribution of the middle temporal cortex within the DMN. Furthermore, this study suggests that more than a stroke lesion, anterior psychobiological vulnerabilities of an individual patient could mediate PSD occurrence

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Mouchet-Mages, Sabine. "Corrélats structuraux des anomalies neurologiques mineures dans la schizophrénie". Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066345.

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La physiopathologie de la schizophrénie s’oriente vers l’hypothèse d’une origine développementale. Devant l’hétérogénéité clinique, la stratégie d’étude de la physiopathologie du trouble par le biais de celle d’endophénotypes permet de mieux comprendre le déterminisme. Parmi ces endophénotypes, les signes neurologiques mineurs sont des anomalies subtiles retrouvées lors d’un examen clinique détaillé et spécifique. Nous avons choisi, à l’aide d’un outil d’évaluation standardisé compréhensif et validé, d’en étudier les corrélats structuraux chez des patients lors du début de leur maladie. Tout d’abord, nous avons étudié les propriétés de stabilité temporelle des signes neurologiques au cours d’une étude longitudinale. Nous avons ainsi pu montrer une amélioration des signes neurologiques mineurs en lien avec celle de la symptomatologie négative sur une période de deux ans. Nous avons ensuite inclus des patients lors de leur premier épisode psychotique, dans une étude comportant la réalisation d’un examen clinique et cognitif standardisé, ainsi que la réalisation d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Nous avons montré au cours d’une analyse préliminaire une corrélation négative entre le score de signes neurologiques en particulier d’intégration sensorielle et le volume de substance grise du cervelet. L’analyse de la totalité du groupe de sujets a permis de mettre en évidence une corrélation entre dysfonctions neurologiques et volume de substance au niveau des structures du circuit cortico-sous-cortico-cérébelleux qui sous-tendrait les troubles schizophréniques. La présence de signes neurologiques mineurs associés à ces anomalies pourrait être le reflet d’un trouble de coordination des processus sensorimoteurs et psychiques, ou « dysmétrie cognitive », qui résulterait d’un défaut de maturation cérébral

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Pron, Alexandre. "Etude de la connectivité structurelle des faisceaux d'association courts de la substance blanche du cerveau humain en IRM de diffusion". Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0391.

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Les fibres d’association courtes (fibres en U) de la substance blanche connectent des territoires corticaux situés dans des gyri adjacents. L’estimation in vivo de l’extension spatiale de ces fibres requiert des données IRM pondérées en diffusion (IRMd) à résolution spatiale et angulaire élevée afin de limiter l’effet du volume partiel à l’interface cortex/substance blanche et de capturer la complexité des configurations de fibres de la matière blanche superficielle. De telles données nécessitent des méthodes de prétraitement adaptées. De plus, l’étude quantitative de la connectivité de ces fibres nécessite la mise en place de stratégies avancées de tractographie et de filtrage des tractogrammes obtenus. Dans ce cadre, nous avons développé Diffuse (https://github.com/MecaLab/Brainvisa-Diffuse), une boîte à outil dédiée au traitement des données IRMd qui interface les méthodes de l’état de l’art de prétraitement, modélisation locale et d’estimation de la trajectoires des fibres par tractographie. En nous appuyant sur Diffuse, nous avons quantifié l’impact de six chaînes de correction des artéfacts classiquement utilisées en traitement des données IRMd sur les étapes ultérieures de modélisation locale et de tractographie (Brun et al. 2019). La deuxième contribution de ce thèse propose de décrire la connectivité des fibres en U d’un sillon en définissant un nouvel espace de représentation continu (Pron et al. 2018). Cet espace a été utilisé pour caractériser la connectivité anatomique des fibres d’association courtes du sillon central de 100 sujets droitiers issus de la base de données IRM de haute qualité du Human Connectome Project
Short association fibres (U-shaped fibres) of the white matter connect cortical territories located in adjacent gyri. In vivo estimation of the spatial extent of these fibres requires diffusion-weighted MRI data (dMRI) with high spatial and angular resolution to limit the effect of partial volume at the cortex/white substance interface and to capture the complexity of the fibre patterns. Such data require appropriate pre-processing methods. In addition, the quantitative study of the connectivity of these fibres requires the implementation of advanced tractography and filtering strategies for the tractograms obtained. In this context, we have developed Diffuse (https://github.com/MecaLab/Brainvisa-Diffuse), a toolbox dedicated to dMRI data processing that interfaces state-of-the-art methods for pre-treatment, local modelling and estimation of fibre trajectories by tractography. Using Diffuse, we quantified the impact of six artefact correction chains typically used in dMRI data processing on subsequent local modelling and tractography steps (Brun et al. 2019). The second contribution to this thesis proposes to describe the connectivity of the U-shaped fibres of a sulcus by defining a new continuous representation space (Pron et al. 2018). This space was used to characterize the anatomical connectivity of the short association fibers of the central sulcus of 100 right-handed subjects from the Human Connectome Project's high-quality MRI database

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Rayyan, Ahmad I. "Evaluation of the frontal solver on the IBM PC". Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1986. http://hdl.handle.net/10919/91062.

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In this thesis, frontal subroutines are implemented to a plane frame analysis program for execution on the IBM PC. The resulting program solves for the unknown joint displacements of frame structures with large numbers of degrees of freedom by utilizing a peripheral back-up storage; which can not be analyzed directly in core. A comparison of the frontal solver and the out-of-core band solver is presented.
M.S.

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Tchekiken, El Hadi. "Estimation de l'orientation 3D du cœur : une approche basée sur l'analyse de la structure spatio-temporelle de l'électrocardiogramme orthogonal". Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0008.

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Notre travail porte sur l'estimation de l'orientation 3D du coeur à partir de l'électrocardiogramme (ECO) orthogonal. L'objectif à terme est de réaliser une synchronisation spatio-temporelle de l'échocardiogramme d'effort sur l'ECG pour la détection en série d'images échocardiographiques bidimensionnelles analysables en routine hospitalière. En effet, durant l'effort, le cœur est animé d'un mouvement pendulaire rendant contraignant l'examen échocardiographique. Nous proposons d'abord une méthode pour déterminer la position des boucles spatio-temporelle QRS et T successives dans un référentiel électrique lié aux axes anatomiques du sujet. Ceci nous conduit à déterminer trois axes principaux d'inertie pour chaque boucle ECG. Nous abordons ensuite l'étude de la reproductibilité spatiale et structurelle de ces boucles ECG en fonction de la respiration, de la posture et de l'effort. Les résultats obtenus confirment la reproductibilité (spatiale et structurelle) battement à battement des ECGs et mettent en évidence une corrélation entre la position anatomique du cœur et la position spatiale des boucles. Partant de l'hypothèse selon laquelle la structure spatio-temporelle de l'ECG est liée au système «cœur», nous développons une méthode permettant, à partir des boucles ECG, d'estimer l'orientation 'd'un axe anatomique du cœur. Nous proposons alors deux méthodes d'imagerie pour comparer les positions anatomiques et électriques du grand axe du VO. La première méthode est basée sur le repérage 3D de plans de coupes écho graphiques des quatre cavités, et la deuxième sur 1' imagerie par résonance magnétique tridimensionnelle (IRM 3D) du thorax et du cœur. Les résultats obtenus montrent qu'il existe une corrélation certaine entre les positions anatomiques et ~ électriques du cœur. De plus, il est possible d'estimer des changements de position du cœur d'un battement à l'autre, ce qui permet d'envisager une technique de synchronisation spatio-temporelle de l'échocardiogramme d'effort sur l'ECG
This work is about the estimation of the 3D orientation of the heart from the orthogonal electrocardiogram. The long term objective is to perform a spatio-temporal ECG-gated echocardiography technique for the acquisition of serial, but comparable images during a stress echocardiography test. We first propose a method for the determination of the position of the successive spatio-temporal QRS and T loops with reference to the body coordinates system. We determine the inertia axes which define a new coordinates system closely related to the loop's preferential space. We then study the spatial and the structural reproducibility of the ECG loops for body posture, respiration and stress. The obtained results have confirmed the beat-to-beat reproducibility and evidenced the correlation between the position of the heart and the spatial position of the ECG loops. Starting from the hypothesis that the QRS and T loops are tied to the heart, we have developed a method to estimate the orientation of any anatomic axis of the heart. For the evaluation, we proposed two approaches which allow the confrontation of the electric and the anatomic positions of the heart. The first approach is based on the spatial determination of echocardiographic planes of the four chambers and the second one on the 3D MRI of the thorax and the heart. The results show that there is a correlation between electric and anatomic positions of the heart. In this work, we also evidenced that our method is suitable for the estimation of the changes of the beat-to-beat orientation of the heart. Hence, we can consider the development of a spatio-temporal ECG-gated echocardiography technique

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Lesage, Florian. "Etude structurale et fonctionnelle de canaux k+ de type shaker, isk et irk". Nice, 1995. http://www.theses.fr/1995NICE4824.

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Les canaux k#+ sont des proteines ubiquitaires responsables du maintien et de la modulation du potentiel electrique de la membrane plasmique. Ils controlent la frequence et la duree des potentiels d'action dans les cellules excitables et l'activite secretrice des cellules exocrines et endocrines. Nous avons clone et etabli la structure primaire de differents canaux k#+: les canaux kv1. 3 et kv1. 5 sont des canaux de type shaker a 6 domaines transmembranaires (s1 a s6) et un segment (h5) implique dans la formation du pore, les canaux a rectification entrante irk3 et couple aux proteines g girk2 possedent deux domaines transmembranaires (m1 et m2) et un segment h5 et enfin, la proteine i#s#k ne possede qu'un seul domaine transmembranaire. Les proprietes biophysiques, pharmacologiques et de regulation de ces canaux ont ete etudiees apres expression heterologue dans l'ovocyte de xenope et dans des cellules en culture. Par ailleurs, il a ete etabli que le courant de type n du lymphocyte t humain est produit par le canal kv1. 3. Ce clone a aussi permis de mettre en evidence un effet de la densite d'expression des canaux k#+ sur leurs proprietes biophysiques et pharmacologiques. Le clonage du canal murin kv1. 5 a permis d'etablir qu'il est le canal a rectification retardee majeur du cur adulte, que son activite est modulee par les acides gras polyinsatures et qu'une variete de canaux kv1. 5 aux proprietes distinctes est generee par epissage alternatif. L'etude de la proteine i#s#k, clonee a partir du lymphocyte humain et du cur de souris, suggere que cette proteine est un regulateur plutot qu'un canal. Cette hypothese est soutenue par l'incapacite d'exprimer un courant i#s#k ailleurs que dans l'ovocyte de xenope et par l'observation que la proteine i#s#k active aussi un canal cl#- dependant du potentiel dans l'ovocyte

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Pierre, Louapre Céline. "Corrélats structuraux et fonctionnels de l'atteinte cognitive précoce au cours de la sclérose en plaques". Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066423/document.

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Des troubles cognitifs sévères peuvent apparaître de façon précoce au cours de la sclérose en plaques(SEP). Nous avons analysé les modifications de connectivité fonctionnelle de repos au sein des réseauxcérébraux et les modifications structurelles cérébrales qui les sous-tendent.Nous avons inclus des patients atteints de SEP dont la durée de la maladie est comprise entre 3 et 5ans, sans trouble cognitif (n=20) et avec un trouble cognitif (n=15) ainsi que des sujets contrôles(n=20). Après une évaluation neuropsychologique approfondie, les patients et contrôles ont eu uneIRM multimodalité à 3T comportant des séquences anatomiques T1 et T2, une séquence en tenseur dediffusion pour l’évaluation de la connectivité anatomique, et une IRM fonctionnelle de repos pourl’évaluation de la connectivité fonctionnelle.Les patients avec atteinte cognitive ont des performances diminuées pour l’ensemble des domainesneuropsychologiques testés en dehors du stockage mnésique. La connectivité fonctionnelle est altéréechez les patients avec atteinte cognitive au sein des réseaux impliqués dans les processus cognitifscomme le réseau du mode par défaut et les réseaux attentionnels. Ces modifications fonctionnelles nereflètent pas de façon stricte la connectivité anatomique évaluée par l’IRM de diffusion. En revanche,les patients avec atteinte cognitive ont une atrophie marquée de la SG dans des régions connectées auréseau du mode par défaut.La diminution de connectivité fonctionnelle au sein des réseaux impliqués dans la cognition pourraitlimiter les mécanismes de compensation fonctionnelle en réponse à l’atteinte structurelle cérébrale
Severe cognitive impairment involving multiple cognitive domains can occur early during the course of multiple sclerosis (MS). We investigated resting state functional connectivity changes in large-scale brain networks and related structural damage underlying cognitive dysfunction in patients with early MS.We included MS patients with 3 to 5 years of disease duration, either without cognitive impairment (n=20), or with cognitive impairment (n=15), and 20 controls. After a standardized neuropsychological evaluation, all subjects underwent a multimodal 3T MRI including anatomical T1 and T2 images, diffusion imaging to assess anatomical connectivity and resting state functional MRI to assess functional connectivity.Patients with cognitive dysfunction were impaired in all cognitive domains tested except for mnesic storage. Functional connectivity was altered in patients with cognitive impairment only, within associative networks relevant for cognition, especially the default mode and the attentional networks. This functional disconnection did not parallel diffusion abnormalities in white matter tracts. In patients with cognitive impairment, atrophy was localized in cortical regions connecting the default mode network. Disconnection in these networks may deprive the brain of compensatory mechanisms required to face widespread structural damage

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Pascart, Tristan. "Étude des modifications osseuses de composition et de structure au cours de l’ostéonécrose de tête fémorale et corrélations étiopathogéniques IRM". Thesis, Lille 2, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL2S049/document.

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La physiopathologie et l'évolution structurale de l'ostéonécrose de tête fémorale (ONTF) sont des processus encore largement méconnus. Les objectifs de cette thèse ont été de rechercher des modifications de composition et de structure de l'os trabéculaire et de l'os sous-chondral dans l'ONTF. Un travail préliminaire s'est intéressé aux modifications de composition osseuse en spectrométrie Raman induites par l'embaumement afin de déterminer les témoins les plus appropriés pour comparer les os pathologiques. Des tissus osseux fémoraux issus de 5 sujets anatomiques embaumés ont ainsi été comparés à ceux de 5 sujets anatomiques frais. Le premier travail sur l'ONTF a consisté à rechercher des modifications des paramètres physico-chimiques minéraux et organiques en spectrométrie Raman de l'os trabéculaire de tête fémorale chez 11 patients ayant une ONTF versus 11 sujets frais. Le second travail concernant l'ONTF a porté sur l'étude de l'os sous-chondral. Cette recherche a prévu l'inclusion de 15 patients ayant une ONTF à 15 patients ayant une coxarthrose nécessitant un remplacement prothétique. Une évaluation IRM avec séquences usuelles, séquences de perfusion et séquences DIXON était réalisée préalablement à la chirurgie. Après la chirurgie, l'ensemble de la tête fémorale était ensuite analysé en nano-scanner (nano-CT), puis des biopsies en zones d'intérêt ont été réalisées et analysées par histologie, nano-CT avec amplificateur de contraste et spectrométrie Raman.RésultatsLa composition des tissus osseux fémoraux des sujets anatomiques frais et embaumés différaient de manière significative sur les paramètres minéraux et organiques. La composition de l'os trabéculaire sur les zones d’intérêt ne différait pas entre les patients ayant une ONTF et le groupe de sujets anatomiques frais après ajustement sur l'âge. Le volume de nécrose définie en IRM par la zone en hyposignal T1 est corrélé au volume de nécrose incluant la zone sclérotique en nano-CT. Concernant l'os sous-chondral, les résultats préliminaires mettent en évidence des différences de composition minérale et organique en spectrométrie Raman au niveau de la plaque souschondrale entre les zones d’intérêt du groupe ONTF et avec le groupe coxarthrose. Les résultats préliminaires qualitatifs des biopsies en nano-CT et en histologie suggèrent que l'atteinte de la plaque sous-chondrale est prédominante sur celle de l'os trabéculaire souschondral. L’évaluation IRM (séquence DIXON) et en nano-CT de la richesse adipeuse suggère une relative pauvreté adipeuse de la tête fémorale mais une richesse excessive du col fémoral.Ce travail apporte des éléments supplémentaires suggérant que la désorganisation de l'os trabéculaire au cours de l'ONTF est une conséquence d'une atteinte massive de l'os sous-chondral
IntroductionThe pathophysiology and structural evolution of the osteonecrosis of the femoral head (ONFH) are poorly understood. The objectives of this thesis were to search for modifications of composition and structure of both the trabecular and the subchondral bone occurring during ONFH.MethodsA preliminary study looked into the potential modifications of bone composition induced by embalmment procedures using Raman spectroscopy in order to determine which controls are the most appropriate for comparisons with pathological bones. Femoral bones from 5 embalmed anatomical subjects were compared to femoral bones from 5 subjects that did not undergo any preservation procedure. The first work on ONFH addressed the potential modifications of trabecular bone mineral and organic physico-chemical parameters using Raman spectroscopy. The study included bone samples from femoral heads of 11 patients affected with ONFH and compared them to samples from 11 fresh anatomical subjects. The second study on ONFH addressed modifications of the subchondral bone. The study included 15 patients suffering from ONFH and 15 patients affected with hip osteoarthritis (OA) requiring joint prosthetic replacement. MRI examination that included standard medical sequences as well as experimental perfusion and DIXON sequences was performed prior to surgery. Once removed, the femoral heads were scanned using a nano-CT and samples of regions of interest were performed and analysed using histology, nano-CT with contrastenhancer marking and Raman spectroscopy.ResultsBone femoral mineral and organic composition was significantly altered in embalmed samples. Trabecular bone composition did not differ in any of the regions of interest inside the group of patients with ONFH nor in comparison with the control group of embalmed subjects after adjustment on age. The volume of the necrotic zone defined by the hypo-T1 MRI signal correlates to the volume including the sclerotic zone measured by nano-CT. Regarding the subchondral bone, preliminary results found differences of mineral and organic composition of the subchondral plate between zones of the ONFH group and with the OA group. Qualitative preliminary results from the study of biopsies analysed with the nano-CT and histology suggest that there are alterations of the subchondral plate and of the subchondral trabecular bone to a lesser extent. MRI examination with the DIXON sequence and nano-CT scans suggest that there is a decrease of the adipose content in the femoral head but an increase in the femoral neck in the ONFH group compared to the OA group.ConclusionThis work adds further evidence advocating that trabecular disorganization during ONFH is a consequence of massive alterations of the subchondral bone

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Wirsich, Jonathan. "EEG-fMRI and dMRI data fusion in healthy subjects and temporal lobe epilepsy : towards a trimodal structure-function network characterization of the human brain". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM5040.

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La caractérisation de la structure du cerveau humain et les motifs fonctionnelles qu’il fait apparaitre est un défi central pour une meilleure compréhension des pathologies du réseau cérébral telle que l’épilepsie du lobe temporal. Cette caractérisation pourrait aider à améliorer la prédictibilité clinique des résultats d’une chirurgie visant à traiter l’épilepsie.Le fonctionnement du cerveau peut être étudié par l’électroencéphalographie (EEG) ou par l’imagerie de résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), alors que la structure peut être caractérisé par l’IRM de diffusion (IRMd). Nous avons utilisé ces modalités pour mesurer le fonctionnement du cerveau pendant une tache de reconnaissance de visages et pendant le repos dans le but de faire le lien entre les modalités d’une façon optimale en termes de résolution temporale et spatiale. Avec cette approche on a mis en évidence une perturbation des relations structure-fonction chez les patients épileptiques.Ce travail a contribué à améliorer la compréhension de l’épilepsie comme une maladie de réseau qui affecte le cerveau à large échelle et non pas au niveau d’un foyer épileptique local. Dans le futur, ces résultats pourraient être utilisés pour guider des interventions chirurgicales mais ils fournissent également des approches nouvelles pour évaluer des traitements pharmacologiques selon ses implications fonctionnelles à l’échelle du cerveau entier
The understanding human brain structure and the function patterns arising from it is a central challenge to better characterize brain network pathologies such as temporal lobe epilepsies, which could help to improve the clinical predictability of epileptic surgery outcome.Brain functioning can be accessed by both electroencephalography (EEG) or functional magnetic resonance imaging (fMRI), while brain structure can be measured with diffusion MRI (dMRI). We use these modalities to measure brain functioning during a face recognition task and in rest in order to link the different modalities in an optimal temporal and spatial manner. We discovered disruption of the network processing famous faces as well a disruption of the structure-function relation during rest in epileptic patients.This work broadened the understanding of epilepsy as a network disease that changes the brain on a large scale not limited to a local epileptic focus. In the future these results could be used to guide clinical intervention during epilepsy surgery but also they provide new approaches to evaluate pharmacological treatment on its functional implications on a whole brain scale

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Gnedin, Nickolay Y., George D. Becker y Xiaohui Fan. "Cosmic Reionization on Computers: Properties of the Post-reionization IGM". IOP PUBLISHING LTD, 2017. http://hdl.handle.net/10150/624497.

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We present a comparison between several observational tests of the post-reionization intergalactic medium and the numerical simulations of reionization completed under the Cosmic Reionization On Computers (CROC) project. The CROC simulations match the gap distribution reasonably well, and also provide a good match for the distribution of peak heights, but there is a notable lack of wide peaks in the simulated spectra and the flux-probability distribution functions are poorly matched in the narrow redshift interval 5.5 < z < 5.7, with the match at other redshifts being significantly better, albeit not exact. Both discrepancies are related: simulations show more opacity than the data.

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Wen, Junhao. "Structural and microstructural neuroimaging for diagnosis and tracking of neurodegenerative diseases". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS415.

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L’identification et le suivi de biomarqueur de la démence sont essentiels pour mieux comprendre les mécanismes pathologiques et la trajectoire de la maladie. Le diagnostic précoce de la démence constitue un autre défi. Cette thèse a deux objectifs principaux. Premièrement, nous cherchons à identifier les biomarqueurs les plus prometteurs au stade présymptomatique de la démence. Plus spécifiquement, nous avons étudié ce phénomène dans le cas de la dégénérescence lobaire frontotemporale due à la mutation C9orf72. Le deuxième objectif est de faire progresser le diagnostic et le pronostic précoces en utilisant des méthodes d’apprentissage machine et des données d’imagerie par résonance magnétique. Nous abordons cette question dans le contexte de la maladie d’Alzheimer sporadique. Suivant ces deux objectifs, la thèse se compose de deux parties principales, chaque partie comprenant deux études. Dans la première étude, les biomarqueurs ont été identifiés à partir de l’IRM conventionnelle pondérée T1 et du modèle d’imagerie du tenseur de diffusion. La deuxième étude a comparé la sensibilité et la spécificité du modèle NODDI et celle de techniques conventionnelles, à savoir l’IRM pondérée en T1 et le DTI. La deuxième partie porte sur le diagnostic précoce de la MA et comprend les deux dernières études. La troisième étude propose un cadre open source pour une évaluation reproductible de la classification de la MA à l’aide de l’IRM de diffusion et des méthodes classiques d’apprentissage. La dernière étude étend ce cadre aux méthodes d’apprentissage profond et démontre son utilisation sur l’IRM pondérée en T1
Biomarker identification and tracking in dementia are essential to better understand the pathological mechanism and disease trajectory. The current PhD aims has two main objectives. First, we aim to identify the most promising biomarkers at the presymptomatic stage of dementia. More specifically, we studied this in the case of genetic frontotemporal lobar degeneration due to C9orf72 mutation. The second objective is to advance early diagnosis and prognosis by using machine learning methods with magnetic resonance imaging data. We tackle this in the context of sporadic Alzheimer’s disease. According to these two objectives, the thesis consists of two main parts, each part comprising two studies. In the first study, biomarkers were identified from conventional T1-weighted MRI and diffusion tensor imaging model. The second study compared the sensitivity and specificity of the advanced NODDI model and to that of conventional techniques, namely T1-weighted MRI and DTI. The second part focuses on early diagnosis of AD and comprises the last two studies. The third study proposes an open source framework for reproducible evaluation of AD classification using diffusion MRI and conventional ML methods. The last study extends this framework to deep learning methods and demonstrates its use on T1-weighted MRI

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Hagot, Pascal. "Evaluation de l’interaction fluide-structure dans les Voies Aériennes Supérieures par Imagerie par Résonance Magnétique". Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112059/document.

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Le Syndrome d’Apnée Obstructive du Sommeil affecte 4 à 6 % de la population en France soit près de 3 millions de personnes. Toutefois, les techniques de diagnostic usuelles ne permettent pas de déterminer de façon précise les sites d’occlusion ni de décrire les interactions fluide-paroi qui jouent un rôle important dans les processus de fermeture des voies aériennes supérieures. Au cours de ce travail, un ensemble d’outil a été mis en œuvre pour explorer les mécanismes sous-jacents conduisant à une apnée obstructive. La détermination géométrique et la caractérisation mécanique des voies aériennes supérieures, d’une part, la mesure des écoulements dans ces dernières, d’autre part, ont été réalisées par imagerie par résonance magnétique de l’hydrogène, pour les tissus, de l’hélium-3 et du fluor-19 pour les gaz. Les données obtenues ont été exploitées tout d’abord dans un modèle numérique statique pour estimer les lois d’état locales et caractériser la compliance des voies aériennes supérieures, puis, dans un modèle monodimensionnel, prenant en compte l’interaction fluide-structure et la limitation de débit au cours de l’inspiration, pour localiser les sites potentiellement responsables d’un éventuel collapsus. Par ailleurs, les écoulements de gaz d’hélium-3 et d’hexafluorure de soufre ont été simulés afin de déterminer le potentiel de ces deux modalités d’imagerie de gaz pour l’étude des obstructions des voies aériennes. La faisabilité d’une imagerie statique et dynamique par résonance magnétique du fluor a été démontrée. Avec une densité du gaz traceur bien plus importante, cette dernière technique présente une plus grande sensibilité à l’obstruction. Cette thèse ouvre ainsi une nouvelle voie de diagnostic et de guide thérapeutique personnalisé pour ce syndrome
Obstructive Sleep Apnea (OSA) is a common disorder occurring in almost 3 million French people. However, current diagnosis methods are not sufficient to precisely define obstructing sites and doesn't take into account the fluid structure coupling which plays an important role during upper airway closing. During this thesis, we developed a series of tools exploring upper airway closing process. On the one hand, a screening tool of the structure and the mechanical properties of the upper airway, and on the other hand, a screening tool exploring with dynamic images of inert gases flow into the upper airway, were obtained using conventional hydrogen MRI coupled to magnetic resonance elastography (MRE) and helium-3 or fluor-19 gases MRI, respectively. Geometric and biomechanical data obtained using MRI/MRE are injected into a numerical model given the compliance and the state law of upper airway. Contributions of anatomical restriction on airway collapse are also investigated using a multi-compartmental two-dimensional fluid structure interaction model during a breath inspiration to predicted airway mechanical changes and collapse pressures. Furthermore, helium 3 and sulfur hexafluoride flow was modeled at steady state using commercial finite volume software to evaluate potential feasibility to image upper airway collapsibility during OSA. First dynamic MR imaging using sulfur hexafluoride (SF6) was obtained showing the feasibility of this technique. Using SF6, 6 times denser than air, shows a higher sensibility to upper airway obstruction. This thesis opens a new imaging modality to probe and to diagnose upper airway obstruction

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Benlala, Ilyes. "Apport de l’imagerie TDM et IRM quantitative à l’étude des modifications structurales et fonctionnelles respiratoires dans les maladies obstructives chroniques des voies aériennes chez l’homme". Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0291.

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Les maladies bronchiques obstructives chroniques constituent un problème majeur de santé publique. Leur pathogénie est caractérisée par l’inflammation chronique et le remodelage des voies aériennes. L’étude en imagerie des différents éléments structuraux des poumons (bronches, bronchioles, vaisseaux…) est primordiale dans la définition, le phénotypage, la compréhension des mécanismes obstructifs et le suivi de l’évolution et de ces maladies. Les méthodes d’évaluation visuelles qualitatives sont sujettes à une subjectivité d’analyse et à une variabilité inter observateurs qui altèrent leur fiabilité. Le développement de nouvelles méthodes quantitatives fiables et reproductibles est donc une nécessité. La TDM et l’IRM sont les deux méthodes d’imagerie complètes à la fois des différents compartiments structuraux et fonctionnels du poumon, la première ayant pour avantage son excellente résolution spatiale et la seconde son innocuité. Les travaux ont porté sur la mise au point et la validation de méthodes d’imagerie quantitatives TDM et IRM. Avec la TDM quantitative, nous avons montré que les mesures du remodelage bronchique et vasculaire chez les patients atteints d’une hypertension pulmonaire (HTP) sévère, phénotype particulier à la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO), permettaient d’appréhender les interactions entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. D’autre part nous avons mis au point et évalué une méthode de quantification de l’atteinte des voies aériennes distales dans une population de pneumonie chronique d’hypersensibilité. Cette méthode pourrait apporter une contribution à l’étude et au suivi des maladies bronchiques obstructives chroniques.Avec l’IRM quantitative, les solutions que nous avons proposées dans la quantification de l’emphysème à l’IRM protonique permettent une analyse automatisée de la sévérité de l’extension de l’emphysème chez des patients atteints de BPCO. En outre, la transposition des méthodes de mesure des paramètres bronchiques de la TDM à l’IRM est devenue possible grâce aux nouvelles séquences à temps d’écho ultra court (UTE). Ainsi, la quantification du remodelage bronchique à l’IRM 3DUTE chez des patients atteints de mucoviscidose, chez lesquels il est nécessaire de réduire l’exposition aux rayons ionisants, permet d’obtenir des informations morphologiques similaires à celles de la TDM. Nous avons aussi montré que la quantification automatique des phénomènes destructifs et inflammatoires par l’IRM 3DUTE dans l’atteinte pulmonaire de la mucoviscidose était une méthode fiable et reproductible pour évaluer la sévérité de l’atteinte structurale. Par ailleurs, la faisabilité d’une quantification automatique des hypersignaux T2 à l’IRM a été démontrée et sa pertinence comme biomarqueur spécifique de l’atteinte inflammatoire des voies aériennes évaluée. Ainsi, l’étude quantitative, en TDM comme en IRM, de diverses modifications structurales et fonctionnelles des maladies bronchiques obstructives chroniques ouvre le champ d’une analyse objective et fiable par l’imagerie aux évaluations du suivi et de la réponse au traitement
Chronic obstructive airway diseases are a major public health problem, characterized by chronic inflammation and airways remodeling. Imaging of the structural elements of the lungs (bronchi, bronchioles, vessels...) is essential for defining, phenotyping and following-up these diseases. Visual assessment is prone to inter-observer variability that affects its reliability. Therefore, the development of reliable and reproducible new quantitative methods is necessary. CT and MRI are the two complete imaging methods of the various structural and functional compartments of the lung. This work focused on the development and the validation of quantitative methods using CT and MRI of the lung.Using quantitative CT, we have shown that measurements of bronchial and vascular remodeling in patients with severe pulmonary hypertension (PH), a particular phenotype in COPD patients, contributed to highlight interactions between the cardiovascular and respiratory systems. We have developed a method for small airway disease quantification, tested in a chronic hypersensitivity pneumonitis cohort, that may contribute to evaluate and monitor chronic obstructive airway diseases.Using quantitative MRI, we have developed a fully automated quantification technique to assess the severity of emphysema extent in COPD patients. In addition, transposing bronchial measurement methods from CT to MRI has become possible thanks to the new ultra short echo time (UTE) sequences. Thus, the quantification of bronchial remodeling at 3DUTE MRI in patients with cystic fibrosis, for whom it is necessary to reduce exposure to ionizing radiation, has shown morphological information similar to that of CT. We have also shown that automatic quantification of destructive and inflammatory phenomena by 3DUTE MRI in cystic fibrosis is a reliable and reproducible method for assessing the severity of structural alterations. Furthermore, the feasibility of an automatic quantification of T2 high signal intensity on MRI has been demonstrated and its relevance as a specific biomarker for inflammatory airway disease has been assessed.Thus, the quantitative analysis, in both CT and MRI, of various structural and functional modifications in chronic obstructive airway diseases could be a reliable method in the follow-up and the evaluation of the response to treatment in these diseases

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Pasalic, Dzana [Verfasser], Johannes [Akademischer Betreuer] [Gutachter] Buchner y Michael [Gutachter] Sattler. "Structural requirements for IgM oligomerization / Dzana Pasalic ; Gutachter: Michael Sattler, Johannes Buchner ; Betreuer: Johannes Buchner". München : Universitätsbibliothek der TU München, 2015. http://d-nb.info/1131253620/34.

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Biffi, Veronica. "Studying the ICM velocity structure within galaxy clusters with simulations and X-ray observations". Diss., lmu, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:19-143375.

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Robert, Philippe. "Adaptation des stratégies d'utilisation des agents de contraste en IRM : exemples pour la caractérisation morphologique, structurelle ou cellulaire des tissus avec des chélates de gadolinium". Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112245.

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L'IRM est une technique d'imagerie récente qui permet d'accéder de façon non invasive à des informations de natures très variées. D'abord outil d'investigation de l'anatomie des organes, l'IRM a rapidement élargi son champ d'application en donnant accès à des informations structurelles et fonctionnelles sur les tissus L'introduction des agents de contraste a participé à cette extension des indications de l'IRM, en apportant un signal exogène important et dynamique. En renforçant une différence de signal entre deux structures d'intérêt, les agents de contraste peuvent apporter un contraste entre les tissus non suffisamment différenciés avant injection (imagerie morphologique), une augmentation dynamique du contraste au sein d'un même tissu (imagerie structurelle et fonctionnelle) voire une révélation d'objets biologiques plus petits que la résolution de l'image (imagerie cellulaire et moléculaire). Nous avons choisi des exemples d'application dans chacun de ces trois types d'examens en analysant le cas (1) de l'angiographie, (2) de l'imagerie tumorale et (3) de l'imagerie spécifique d'un transporteur cellulaire sur-exprimé dans certains cancers. Nous avons étudié les points clef du protocole d'imagerie pouvant être optimises dans ces trois cas, et nous avons comparé les informations apportées par 5 agents de contraste à base de gadolinium (petits chélates, macromolécules, chélates fonctionnalisés) Nous en avons dégage les paramètres critiques et proposé des optimisations de protocoles, tels que le mode d'administration (dose, vitesse, volume), le délai d'imagerie après injection ou la séquence d'IRM (stratégie d'acquisition de l'espace k, résolution spatiale)
The MRI is a noninvasive and new technology which gives very numerous diagnostic information. It was initially used for anatomical investigations of organs but has now extended its application field to structural and functional imaging of tissues. The introduction of MR contrast agents has participated in this extension of the MRI indications by giving the images a strong and dynamic exogen contrast. This increased signal can be devoted to enhance the distinction between two different macroscopic structures (morphological imaging), to give information on the tissue functionality (structural and functional imaging) or to vizualize a microscopic phenomenon at the cellular or molecular scale (cellular and molecular imaging). We chose examples of applications in each of these three types of examinations by analysing the specific cases of (1) MR angiography, (2) tumoral imaging and (3) specific imaging of a cell carrier overexpressed in some tumors. We studied the key issues of imaging protocols in each case by comparing three different gadolinium chelates (small non specific macromolecule and functionalised chelates). We proposed a new approach in the use of contrast media such as the administration protocol (dosage, injection rate, volume), the delay between the injection and the imaging or the MRI sequence (k-space acquisition strategy, spatial resolution)

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Vassal, François. "Le Connectome du Langage dans le cerveau humain : étude structurelle et foncionnelle en tractographie par Imagerie tensorielle de diffusion, IRM fonctionnelle et stimulation électrique peropératoire". Thesis, Clermont-Ferrand 1, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF1MM12.

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Si les régions cérébrales du langage ont étélargement explorées grâce à l’IRM fonctionnelle (IRMf) et la stimulation électrique directe (SED)peropératoire, leur connectivité reste encore incomplètement documentée. Il n’est pas seulement débattuquels faisceaux de SB contribuent au langage, mais également quelle est leur anatomie précise et leur rôlefonctionnel spécifique. Une meilleure compréhension du connectome du langage est requise pourdiminuer la morbidité postopératoire en neurochirurgie et développer de nouveaux traitements cibléspour la rééducation des aphasies. Notre objectif était de cartographier structurellement etfonctionnellement, in vivo, la connectivité du langage. Dans une première étude préclinique portant sur 2Oadultes sains, nous avons combiné des informations structurelles axonales révélées par la tractographieavec des informations fonctionnelles corticales dérivées de l’IRMf (tâche de lecture compréhensive). Huitfaisceaux de SB ont été explorés —i.e. faisceau arqué, faisceau longitudinal supérieur, faisceau frontooccipitalinférieur, faisceau unciné, faisceau longitudinal inférieur, faisceau longitudinal moyen, faisceauoperculo-prémoteur, faisceau frontal transverse—, dont le rôle fonctionnel a été analysé en recherchantune connexion entre leurs terminaisons corticales et les activations IRMf. Les caractéristiquesanatomiques des faisceaux (i.e. volume, longueur, terminaisons corticales), leurs asymétries interhémisphériqueset leurs variations interindividuelles ont été colligées. Ce protocole a permis deconstruire le connectome du langage et d’étudier en détails son organisation structurelle macroscopique.Dans une seconde partie, ces données ont été transposées à la clinique pour le traitement chirurgical depatients souffrant de tumeurs cérébrales (gliomes) en régions du langage. Pendant la résection tumorale,des images de tractographie intégrées à un système de neuronavigation ont été systématiquementcombinées à la SED au cours d’un test de dénomination orale d’images. Ce protocole opératoire a permisd’optimiser les résultats chirurgicaux en termes de qualité d’exérèse et de préservation du langage, et aconstitué une opportunité unique d’étudier en temps réel les corrélations structure – fonction. Encouplant la localisation anatomique précise où chaque SED a été délivrée —obtenue grâce aux images detractographie naviguées— et la sémiologie des paraphasies induites par la SED —colligée par unorthophoniste présent au bloc opératoire—, nous avons déterminé le rôle spécifique de 5 faisceaux tantcortico-corticaux (faisceau arqué, faisceau fronto-occipital inférieur, faisceau frontal transverse) quecortico-sous-corticaux (fibres prémotrices orofaciales, faisceau fronto-striatal) dans différentes souscomposantesdu langage, i.e. traitement phonologique, traitement sémantique, contrôle moteur,planification articulatoire, contrôle exécutif/cognitif de la réponse verbale. Considérés de façon globale,nos résultats permettent d’envisager une meilleure compréhension de l’organisation anatomofonctionnelledes réseaux cérébraux du langage. Au-delà de l’intérêt scientifique, la possibilité deconstruire le connectome du langage spécifique à chaque individu ouvre la voie vers d’importantesapplications en neurochirurgie, dans une perspective de médecine personnalisée. Aujourd’hui, la chirurgiedes tumeurs cérébrales guidée par l’image. Demain, le développement de nouveaux traitements pour larééducation des aphasies, e.g. la déposition ciblée d’agents pharmacologiques, de cellules souches ou deneuromodulations, interagissant directement avec la connectivité résiduelle épargnée par la lésion
The langage connectome is defined as the neuronal networks that subserve languagefunctions. Anatomically, it comprises specialized cortical areas and modulatory subcortical areas (i.e. deepgray nuclei and cerebellum), as well as their interconnections trough white matter (WM) fascicles.Although brain regions involved in language have been largely explored thanks to functional MRI (fMRI)and intraoprative electrical stimulation (IES), the underlying WM connectivity is still not mastered. It isnot only unknown which WM fascicles specifically contribute to language, but there is also much debateabout their precise anatomy and the functions they subserve during language processing. Betterunderstanding of the structural and functional organization of the language connectome is requisite toreduce postoperative morbidity in neurosurgery and develop targeted treatments for aphasiarehabilitation. Herein, our objective was to map structurally and functionally, in vivo, the subcorticalconnectivity of language. First, we conducted a preclinical study in 20 healthy subjects, combining DTItractography and fMRI (reading comprehension task) to yield connectivity associated with language. Weexplored 8 WM fascicles that have been proposed as putative candidates for language —i.e. arcuatefascicle, superior longitudinal fascicle, inferior fronto-occipital fascicle, uncinate fascicle, inferiorlongitudinal fascicle, middle longitudinal fascicle, operculopremotor fascicle, frontal aslant tract—, towhich we assigned functionality by tracking their connections to the fMRI-derived clusters. We generateda normative database of anatomical characteristics for each WM fascicle, such as volume, length, corticalterminations and their interhemispheric and interindividual variations. By using this construct, weprovided in explicit details the structural map of the language connectome. Second, this body ofknowledge was transposed to brain tumor surgery. Patients suffering of gliomas located close to languageregions were operated on under local anesthesia (i.e. awake surgery) in order to perform intraoperativelanguage mapping (object naming task). Essential language sites were localized through IES andanatomically characterized thanks to navigated tractography images. This intraoperative protocol allowedmaximum tumor resection while preserving language functions. Furthermore, it gave us a uniqueopportunity to perform reliable, real-time structure – function relationships, determining the role of 5WM fascicles (arcuate fascicle, inferior fronto-occipital fascicle, frontal aslant tract, orofacial premotorfibers, frontostriatal fascicle) in different subcomponents of language, i.e. phonological processing,semantic processing, articulatory planning, motor control and executive/cognitive control of verbalresponse. Globally considered, our results allow a better understanding of the anatomo-functionalorganization of the language network in the human brain. Beyond the scientific interest, the possibility toconstruct the individual (patient-specific) connectome paves the way for major applications inneurosurgery, in the perspective of personalized medicine. Today, the maximum safe resection of braintumors located in eloquent language areas, guided by navigated, multimodal images. Tomorrow, thedevelopment of new treatments for rehabilitation of post-stroke aphasia patients, such as the targeteddelivery of drugs, stem cells, or neuromodulation devices, fitting with the residual functional connectivityspared by the lesion

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Paradis, Anne-Lise. "Exploration par IRM fonctionnelle de la perception visuelle des formes tridimensionnelles ; dessin de paradigmes d'acquisition et outils d'analyse appliqués au domaine de la vision". Phd thesis, Université Paris-Sorbonne - Paris IV, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157092.

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Nous avons étudié, chez l'homme, les bases neurales de la perception du relief à partir du mouvement visuel, en utilisant l'Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Au cours de ce travail, l'élaboration et l'analyse des protocoles expérimentaux en imagerie sont apparues comme des problèmes à part entière, très liés aux questions neurophysiologiques posées par l'expérimentateur. Dans ce document, nous introduisons la notion de cartographie fonctionnelle afin de mettre en évidence le rôle de l'imagerie fonctionnelle en neurosciences. Nous détaillons ensuite le contexte théorique et expérimental de la perception visuelle du mouvement et des formes. En ce qui concerne les méthodes, nous présentons brièvement la technique d'IRMf. Nous expliquons également les principes du dessin de protocole en imagerie, notamment des protocoles dits événementiels, et nous exposons les méthodes d'analyse du signal IRMf utilisées. Nous décrivons enfin plusieurs expériences: l'une d'elles a été réalisée spécifiquement pour la mise en oeuvre de l'approche événementielle en IRMf; les autres sont des applications dédiées à l'étude du système visuel, présentées dans une perspective méthodologique. Trois séries d'expériences ont été réalisées pour explorer la perception des formes 3D à partir du mouvement. Les deux premières ont été effectuées en vision passive, en présentant aux sujets plusieurs stimuli de mouvement visuel, contenant ou non une information 3D. La troisième fait intervenir une tâche dirigeant l'attention des sujets vers diverses caractéristiques d'une surface 3D en mouvement. La richesse des thèmes abordés au cours de ce travail nous a notamment permis de nous interroger sur la notion de hiérarchie de traitement visuel, la ségrégation des voies dorsale et ventrale et l'influence de l'attention sur l'activité corticale.

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Grenier, Alexandre. "Caractérisation par IRM et modélisation de transferts thermiques dans une matrice à structure alvéolée évolutive : application à la congélation, décongélation : pousse d'un pâton de pain". Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2095.

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Cette thèse porte sur l'étude de la congélation sur une pâte à pain. Le travail vise à l'étude fine de l'effet de la congélation (vitesse de congélation) sur le comportement d'un pâton de pâte lors de sa décongélation et de sa fermentation. La congélation de la pâte à pain induit une perte des qualités boulangères (perte de volume entre autres) causés par deux phénomènes majeurs cités dans la littérature : perte de viabilité des levures et dégradation des propriétés rhéologiques de la pâte. . .

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Wagner, Muriel. "Suivi local et dynamique par IRM lors de la cuisson du pain et étude des mécanismes contrôlant la mise en place de la structure alvéolaire". Massy, ENSIA, 2005. http://www.theses.fr/2005EIAA0152.

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Resumen

L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes physiques contrôlant la mise en place de la structure alvéolaire au cours de la cuisson du pain. Des méthodes pour suivre par IRM la porosité et la teneur en eau ont été développées. Ainsi qu'un modèle de connaissance monodimensionnel. Celui-ci prend en compte la mise en place d'une croûte en surface, le passage d'une structure alvéolaire fermée vers une structure continue, le mécanisme d'évaporation condensation diffusion et la variation de la viscosité de la pâte. La confrontation de ces deux approches a montré que la cuisson joue un rôle à part entière dans la mise en place de la structure alvéolaire. Cette étude a mis en évidence que l'expansion n'est pas uniforme et que la croûte joue un rôle majeur comme contrainte à l'expansion globale et locale. De même, des éléments de confirmation sur la présence et la mise en place du mécanisme d'évaporation-condensation-diffusion en cours de cuisson ont été apportés
The objective of this PhD was to improve understanding of the physical mechanisms underlying the bread transformation during baking. Continuous methods based on MR image analysis were developped to measure during baking the local porosity and water content. In parallel a theoretical study of these mechanisms and a monodimensional model were developed, taking into account of the crust formation, the passage pf a closed porous structure to a continuous, the mechanism of evaporation condensation diffusion and the dough viscosity variation. The confrontation of both approaches confirmed the idea that baking plays an important part in bread porous structure formation. This study highlighted that the expansion is not uniform and that the crust plays a major role as a constraint for the total and local expansion. The results of this study also confirmed that the evaporation-condensation-diffusion mechanim takes place during baking

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Paquette, Michael. "Modélisation locale en imagerie par résonance magnétique de diffusion : de l'acquisition comprimée au connectome". Thèse, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/11179.

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Resumen

L’imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion est une modalité d’imagerie médicale non invasive qui permet de mesurer les déplacements microscopiques des molécules d’eau dans les tissus biologiques. Il est possible d’utiliser cette information pour inférer la structure du cerveau. Les techniques de modélisation locale de la diffusion permettent de calculer l’orientation et la géométrie des tissus de la matière blanche. Cette thèse s’intéresse à l’optimisation des métaparamètres utilisés par les modèles locaux. Nous dérivons des paramètres optimaux qui améliorent la qualité des métriques de diffusion locale, de la tractographie de la matière blanche et de la connectivité globale. L’échantillonnage de l’espace-q est un des paramètres principaux qui limitent les types de modèle et d’inférence applicable sur des données acquises en clinique. Dans cette thèse, nous développons une technique d’échantillonnage de l’espace-q permettant d’utiliser l’acquisition comprimée pour réduire le temps d’acquisition nécessaire.

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Nempont, Olivier. "Modèles structurels flous et propagation de contraintes pour la segmentation et la reconnaissance d'objets dans les images : application aux structures normales et pathologiques du cerveau en IRM". Phd thesis, Télécom ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005269.

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Resumen

Le cerveau présente une structure complexe. La segmentation et la reconnaissance automatique de ses sous-structures dans des IRM cérébrales est délicate et nécessite donc l'utilisation d'un modèle de l'anatomie. L'utilisation d'atlas iconiques est efficace pour traiter les données de sujets sains mais son adaptation au traitement de cas pathologiques reste problématique. Dans cette thèse nous utilisons un modèle symbolique de l'anatomie proche des descriptions linguistiques qui comprend les principales structures cérébrales. L'agencement spatial de ces structures y est représenté sous forme de relations spatiales et leur apparence est caractérisée par des relations sur leur contraste. Réaliser la reconnaissance grâce à ce modèle structurel consiste à obtenir pour chaque structure une région de l'image vérifiant les relations et caractéristiques portées par le modèle. Nous formulons ce problème comme un réseau de contraintes dont les variables sont les régions recherchées représentées sous forme d'ensembles flous. Les contraintes sont déduites du modèle en tirant parti de modélisations floues. Une contribution nouvelle porte sur la contrainte de connexité et la proposition de définitions et algorithmes adaptés au cas flou présentant de bonnes propriétés. Nous mettons alors en œuvre un algorithme de propagation de contraintes qui itérativement réduit l'espace de solutions. Enfin nous obtenons un résultat pour certaines structures d'intérêt par l'extraction d'une surface minimale relativement aux résultats de l'algorithme de propagation. Nous appliquons cette approche aux structures internes du cerveau chez des sujets sains. Finalement nous étendons ce processus au traitement de données de patients présentant une tumeur. Le modèle générique ne correspondant plus aux données à reconnaître, nous proposons un algorithme de propagation recherchant à la fois le modèle spécifique au patient et les structures anatomiques.

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Beaujoin, Justine. "Post mortem inference of the human brain microstructure using ultra-high field magnetic resonance imaging with strong gradients". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS448/document.

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Resumen

L’ambition des très hauts champs magnétiques (≥ 7T) à forts gradients (≥ 300mT/m) est de dépasser la résolution millimétrique imposée à plus bas champ pour atteindre l’échelle mésoscopique en neuroimagerie. Etudier le cerveau à cette échelle est essentiel pour comprendre le lien entre fonction et substrat anatomique. Malgré les progrès réalisés sur les aimants cliniques à 7T, il n’en est pas de même des gradients. Cette thèse vise à cartographier le cerveau humain à l’échelle mésoscopique via l’étude de pièces anatomiques post mortem. Une approche alternative a été choisie, reposant sur l'utilisation d'imageurs précliniques à très hauts champs (7T et 11.7T) et forts gradients (780mT/m). Après une première étape de préparation (extraction et fixation) opérée au CHU de Tours, une pièce anatomique complète a été scannée à 3T, avant découpe de l’hémisphère gauche en sept blocs. Un protocole d’acquisition IRM ciblant une résolution mésoscopique a ensuite été mis en place à 11.7T. Ce protocole, incluant des séquences anatomiques, relaxométriques, et de diffusion, a été validé à l’aide de deux structures clé: un hippocampe et un tronc cérébral. Les données anatomiques et de diffusion acquises à une résolution mésoscopique sur l’hippocampe ont permis de segmenter ses sous-champs, d’extraire le circuit polysynaptique et d’observer l’existence d’un gradient de connectivité et de densité neuritique positif dans la direction postéro-antérieure de l’hippocampe. L’utilisation de modèles avancés d’étude de la microstructure a également révélé l’apport de ces techniques pour la segmentation de l’hippocampe, les cartes de densité neuritique révélant les trois couches des champs ammoniens. Un tronc cérébral a ensuite été scanné, avec une résolution atteignant la centaine de micromètres. Une segmentation de 53 de ses 71 noyaux a été réalisée au sein du CHU de Tours, permettant d’établir la cartographie IRM du tronc cérébral humain la plus complète à ce jour. Les principaux faisceaux de la substance blanche ont été reconstruits, ainsi que les projections du locus coeruleus, structure connue pour être atteinte dans le maladie de Parkinson. Forts de ces résultats, la campagne d'acquisition de l'hémisphère gauche, d’une durée de 10 mois, a été initiée. Le protocole d’acquisition à 11.7T intègre des séquences anatomiques (100/150µm) ainsi que des séquences d'imagerie 3D pondérées en diffusion (b=1500/4500/8000 s/mm², 25/60/90 directions) à 200µm. Des acquisitions complémentaires réalisées à 7T comprenant des séquence d’écho de spin rapide avec inversion-récupération ont par ailleurs permis d’étudier la myéloarchitecture du cortex cérébral et d’identifier automatiquement sa structure laminaire. Un nouveau modèle de mélange de Gaussiennes a été développé, intégrant les informations myéloarchitecturales issues de la cartographie T1 et les informations cytoarchitecturales issues de l’imagerie de diffusion. Il a ainsi pu être démontré que l’utilisation conjointe de ces deux informations permettait de mettre en évidence des couches du cortex visuel, l’information myéloarchitecturale favorisant l’extraction des couches externes et la densité neuritique celle des couches plus profondes. Enfin, l’exploitation des données IRM acquises à 11.7T sur les différents blocs a nécessité la mise en place d’une chaîne de prétraitements pour corriger les artéfacts d’imagerie et reconstruire l’hémisphère entier à l’aide de stratégies de recalage difféomorphe avancées. L’objectif de ce projet est l’obtention d’un jeu de données IRM de très haute résolution spatio-angulaire de l’hémisphère gauche. Ce jeu de données anatomique et de diffusion unique permettra à terme de constituer un nouvel atlas IRM mésoscopique de la structure, de la connectivité et de la cytoarchitecture du cerveau humain
The aim of ultra-high field strength (≥7T) and ultra-strong gradient systems (≥300mT/m) is to go beyond the millimeter resolution imposed at lower field and to reach the mesoscopic scale in neuroimaging. This scale is essential to understand the link between brain structure and function. However, despite recent technological improvements of clinical UHF-MRI, gradient systems remain too limited to reach this resolution. This thesis aims at answering the need for mapping the human brain at a mesoscopic scale by the study of post mortem samples. An alternative approach has been developed, based on the use of preclinical systems equipped with ultra-high fields (7T/11.7T) and strong gradients (780mT). After its extraction and fixation at Bretonneau University Hospital (Tours), an entire human brain specimen was scanned on a 3T clinical system, before separating its two hemispheres and cutting each hemisphere into seven blocks that could fit into the small bore of an 11.7T preclinical system. An MRI acquisition protocol targeting a mesoscopic resolution was then set up at 11.7T. This protocol, including anatomical, quantitative, and diffusion-weighted sequences, was validated through the study of two key structures: the hippocampus and the brainstem. From the high resolution anatomical and diffusion dataset of the human hippocampus, it was possible to segment the hippocampal subfields, to extract the polysynaptic pathway, and to observe a positive gradient of connectivity and neuritic density in the posterior-anterior direction of the hippocampal formation. The use of advanced microstructural models (NODDI) also highlighted the potential of these techniques to reveal the laminar structure of the Ammon’s horn. A high resolution anatomical and diffusion MRI dataset was obtained from the human brainstem with an enhanced resolution of a hundred micrometers. The segmentation of 53 of its 71 nuclei was performed at the Bretonneau University Hospital, making it the most complete MR-based segmentation of the human brainstem to date. Major white matter bundles were reconstructed, as well as projections of the locus coeruleus, a structure known to be impaired in Parkinson’s disease. Buoyed by these results, a dedicated acquisition campaign targeting the entire left hemisphere was launched for total scan duration of 10 months. The acquisition protocol was performed at 11.7T and included high resolution anatomical sequences (100/150μm) as well as 3D diffusion-weighted sequences (b=1500/4500/8000 s/mm², 25/60/90 directions, 200μm). In addition, T1-weighted inversion recovery turbo spin echo scans were performed at 7T to further investigate the myeloarchitecture of the cortical ribbon at 300µm, revealing its laminar structure. A new method to automatically segment the cortical layers was developed relying on a Gaussian mixture model integrating both T1-based myeloarchitectural information and diffusion-based cytoarchitectural information. The results gave evidence that the combination of these two contrasts highlighted the layers of the visual cortex, the myeloarchitectural information favoring the extraction of the outer layers and the neuritic density favoring the extraction of the deeper layers. Finally, the analysis of the MRI dataset acquired at 11.7T on the seven blocks required the development of a preprocessing pipeline to correct artifacts and to reconstruct the entire hemisphere using advanced registration methods. The aim was to obtain an ultra-high spatio-angular resolution MRI dataset of the left hemisphere, in order to establish a new mesoscopic post mortem MRI atlas of the human brain, including key information about its structure, connectivity and microstructure

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Zhu, Chuanqi. "Essays on macroeconometrics". Thesis, Boston College, 2013. http://hdl.handle.net/2345/bc-ir:104398.

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Thesis advisor: Zhijie Xiao
This dissertation contains three chapters in theoretical Macroeconometrics and applied Macroeconometrics. This first chapter addresses the issues related to the estimation, testing and computation of ordered structural breaks in multivariate linear regressions. Unlike common breaks, ordered structural breaks are those breaks that are related across equations but not necessarily occurring at the same dates. A likelihood ratio test assuming normal errors is proposed in this chapter in order to detect the ordered structural breaks in multivariate linear regressions. The estimation of ordered structural breaks uses quasi-maximum likelihood and adopts the efficient algorithm of Bai and Perron (2003). I also provide results about the consistency and rate of convergence when searching for ordered structural breaks. Finally, these methods are applied to one empirical example: the mean growth rate of output in three European countries and United States. This second chapter focuses on the parameter stability of dynamic stochastic general equilibrium (DSGE) models. To this end, I solve and estimate a representative New Keynesian model using both linear and nonlinear methods. I first examine how nonlinearities affect the parameter stability of the New Keynesian model. The results show that parameter instabilities still exist even using nonlinear solutions, and also highlight differences between two nonlinear solution methods: perturbation method and projection method. In addition, I propose a sequential procedure for searching for multiple structural breaks in nonlinear models, and apply it to the New Keynesian model. Two common structural breaks among these estimated parameters are identified for all the five solutions considered in this chapter. One structural break is in the early 1970s, while another one locates around the middle 1990s. In the third chapter, we investigate changes in long run productivity growth in the United States. In particular, we approach productivity growth from a sectoral perspective, and decompose the whole economy into two broad sectors: investment goods-producing sector and consumption goods-producing sector. Although the evidence of changes in the aggregate productivity growth is far from obvious at conventional test size, we find evidence of structural breaks in the sectoral productivity growth using both growth accounting and DSGE model based measures. There are two structural breaks in investment goods-producing sector using growth accounting measures, which indicates that the era of investment and productivity boom in the middle 1990s may have ended before the Great Recession. In addition, our results show there is one structural break in consumption goods-producing sector around the 1970s and attribute the aggregate productivity slowdown at that time to consumption goods-producing sector. These results are broadly consistent with Ireland and Schuh (2008). Our results offer up with a modestly pessimistic outlook on future productivity growth and, therefore, potential output
Thesis (PhD) — Boston College, 2013
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Economics

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Najafi, Peyman. "Mécanismes centraux du prurit chronique : imagerie cérébrale fonctionnelle et structurelle". Thesis, Brest, 2020. http://www.theses.fr/2020BRES0004.

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Malgré les progrès récents enregistrés dans le domaine de la démangeaison, les mécanismes centraux sous-jacents et toutes les possibles perturbations causées par certaines pathologies sont relativement peu connues. Il est possible d’induire une démangeaison par simple visionnage d’une tierce personne en train de se gratter. On appelle cela le prurit contagieux dont le mode d’activation est connu pour mettre en jeu un réseau neuronal similaire à celui observé dans le prurit pathologique ou chimiquement induit. Nous avons recruté 15 volontaires sains, 14 patients psoriasiques et 2 urticaire auxquels nous avons diffusé ces vidéos tout en enregistrant leurs activités cérébrales par IRMf. Nous avons également mesuré la connectivité structurale par tenseur de diffusion pour les deux groupes. Nos résultats démontrent que le réseau cérébral qui prend en charge l’information de démangeaison dans notre cerveau est plus connecté chez les patients psoriasiques que chez les volontaires sains pour des niveaux de démangeaison induits équivalents. Par ailleurs, l’augmentation de la connectivité structurale reflète que les aspects perceptivo-moteur du grattage et de son contrôle induisent des changements à long terme sur la connectivité cérébrale des patients
Despite recent advances in studying itch, central mechanisms underlying its perception and any possible disruption to them caused by pathologies are relatively unknown. Herein we have studied central mechanism of itch perception in two pathologies Psoriasis and Urticaria (to a smaller degree), while comparing them to a healthy control group. For this goal 14 psoriasis patients, 15 healthy control and 2 Urticaria subjects were recruited. Itch was mentally induced in subjects during their MRI session by videos showing others scratching themselves; a phenomenon known as contagious itch. fMRI, DTI and anatomical images were acquired during this study. Our results show that parts of the brain network that is tasked with itch perception is more interconnected in psoriatic patients compared to healthy volunteers for equivalent levels of induced itch. In addition, the increase in structural connectivity reflects that the perceptual-motor aspects of scratching and its hyperactivity can induce long-term changes in patients' brain’s white matter microstructure

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Popov, Alexandros. "Global inference of the structural connectivity of white matter fiber bundles using deep learning approaches and microstructural prior knowledge". Thesis, université Paris-Saclay, 2022. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03789629.

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Resumen

La cartographie de la connectivité anatomique du cerveau humain est un défi scientifique majeur. Décrire la trajectoire et les connexions réalisées par les cent milliards de neurones qui composent le cerveau est une tâche titanesque et multi-échelle.Les grands faisceaux ont été décrits par des approches anatomiques classiques dès le 20ème siècle. Ces travaux ont également révélé l'existence de faisceaux plus courts, appelés superficiels, qui définissent la connectivité entre les régions anatomiques voisines. La taille réduite et la forme complexe de ces faisceaux posent un sérieux défi à leur visualisation, si bien que leur description demeure à ce jour débattue.Le premier axe de recherche de cette thèse vise à repousser les limites de l'IRM de diffusion et proposer un nouveau jeu de données ex-vivo du cerveau humain entier, intitulé Chenonceau, dédié à la caractérisation de la connectivité fine du cerveau.Le jeu de données est composé de deux acquisitions anatomiques pondérées en T2 à une résolution de 100 et 150 microns, ainsi que 175 jeux de données d'IRMd à une résolution de 200 microns et une pondération s'élevant jusqu'à 8000 s/mm2. Plus de 4500 heures d'acquisitions, réparties sur deux ans et demie ont été nécessaires pour acquérir ces données.Chenonceau met à profit la puissance de l'IRM pré-clinique Bruker 11.7T, doté à la fois d'un champ magnétique élevé et d'un tunnel de gradients puissants (780mT/m) permettant d'atteindre la résolution mésoscopique et une très forte pondération en diffusion.Pour concilier la taille imposante du cerveau humain avec l'imageur pré-clinique, un nouveau protocole d'acquisition est proposé. Celui-ci repose sur la séparation du cerveau en échantillons de taille réduite, qui sont sont imagés individuellement, puis réassemblés en post-traitement pour reconstituer le volume intégral.L'ensemble de la démarche est présenté, incluant le protocole de coupe et de préservation des pièces anatomiques, le détail des séquences IRM utilisées ainsi que la description du pipeline de traitement des images. Une attention particulière est portée à la définition de l'étape de recalage qui recompose le volume entier à partir des acquisitions individuelles.Les premières inférences de la connectivité anatomique issues de ce nouveau jeu de données sont également présentées. Les techniques de tractographie et de clustering permettent d'extraire non seulement les faisceaux longs de Chenonceau, mais également les faisceaux superficiels.La seconde partie de la thèse a porté sur le développement d'une nouvelle méthode de suivi de fibres, fondée sur l'utilisation d'un modèle de verres de spins.Ce dernier exprime le problème de tractographie sous la forme d'un ensemble de fragments de fibres, appelés spin, distribués dans l'échantillon et dont la position et l'orientation, ainsi que les connexions qu'ils établissent sont associés à une quantité d'énergie. La construction des tracts résulte du déplacement et de la connexion des spins, dans le but d'atteindre le minimum global d'énergie.Cette thèse propose de remplacer la méthode de Metropolis-Hastings utilisée pour l'optimisation par un agent entraîné dans un cadre d'apprentissage par renforcement.Cette nouvelle formulation vise à améliorer le choix des actions, qui ne seraient plus tirées aléatoirement, mais dictées par une stratégie apprise par l'agent, fruit de ses interactions passées avec des environnement semblables.Les capacités d'anticipation et de projection d'un tel agent apparaissent particulièrement adéquates pour proposer la trajectoire la plus pertinente dans des régions ou l'information de diffusion est ambiguë. De même, la possibilité pour l'algorithme d'apprendre au travers d'interactions permet de contourner la difficulté d'établir des ensembles de faisceaux considérées véritables
Mapping the structural connectivity of the human brain is a major scientific challenge. Describing the trajectory and connections made by the hundred billion neurons that make up the brain is a titanic and multi-scale task.The major fiber bundles have been described by classical anatomical approaches since the 20th century. These studies also revealed the existence of shorter bundles, called superficial bundles, that ensure the connectivity between neighboring anatomical regions. The small size and complex shape of these bundles set a serious challenge to their visualization, so that their description remains under discussion to this day.The first research axis of this thesis aims at pushing the limits of diffusion MRI and proposing a new ex-vivo dataset of the whole human brain, called Chenonceau, dedicated to the characterization of the fine connectivity of the brain.The dataset consists of two T2-weighted anatomical acquisitions at 100 and 150 micron resolution, as well as 175 dMRI datasets at 200 micron resolution with diffusion weighting reaching 8000 s/mm2. More than 4500 hours of acquisition, distributed across two and a half years were necessary to acquire this data.Chenonceau takes advantage of the Bruker 11.7T preclinical MRI system, equipped with both a high magnetic field and a powerful gradient tunnel (780mT/m) allowing to reach the mesoscopic resolution and a very high diffusion weighting.To reconcile the large size of the human brain with the preclinical system, a new acquisition protocol is proposed. It is based on the separation of the brain into smaller samples, which are imaged individually, then reassembled in post-processing to reconstitute the full volume.The whole process is presented, including the protocol for the cutting and the storage of the anatomical samples, the details of the MRI sequences and the description of the image processing pipeline. Special attention is dedicated to the definition of the registration step which recomposes the whole volume from the individual acquisitions.The first inferences of anatomical connectivity from this new dataset are also presented. Tractography associated with clustering techniques allow the extraction of the long and superficial bundles of Chenonceau.The second part of the thesis focused on the development of a new method for fiber tracking, based on the use of the spin glass model.The latter expresses the tractography problem as a set of fiber fragments, called spins, distributed in the sample and whose position and orientation, as well as the connections they establish, are associated with an amount of energy. The construction of the tracts results from the displacement and connection of the spins, with the aim of reaching the global minimum of energy.This thesis proposes to replace the Metropolis-Hastings method used for optimization by an agent trained in a reinforcement learning framework.This new formulation aims at improving the choice of actions, which would no longer be randomly drawn, but dictated by a strategy learned by the agent, fruit of its past interactions with similar environments.The anticipation and projection capacities of such an agent appear particularly adequate to propose the most relevant trajectory in regions where the diffusion information is ambiguous. Moreover, the possibility for the algorithm to learn through interactions allows to circumvent the difficulty of establishing datasets of ground-truth bundles

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Cachia, Arnaud. "Modèles statistiques morphométriques et structurels du cortex pour l'étude du développement cérébral". Phd thesis, Télécom ParisTech, 2003. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001246.

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La recherche des variations anatomiques du cortex, complémentaire des investigations fonctionnelles, a été fortement stimulée ces dernières années par le développement des méthodes d'analyse des images cérébrales. Ces nouvelles possibilités ont conduit à la création de vastes projets de cartographie anatomo-fonctionnelle du cerveau humain, comparables par l'ampleur qu'ils pourraient prendre aux projets de cartographie du génome. Durant les années 90, la communauté de la neuroimagerie a choisi d'appréhender ce problème en développant une technique appelée la normalisation spatiale. Il s'agit de doter chaque cerveau d'un système de coordonnées (surfaciques ou volumiques) qui indiquent une localisation dans un cerveau de référence. Ce système s'obtient en déformant chaque nouveau cerveau de manière à l'ajuster autant que possible au cerveau de référence. Cependant, cette morphométrie fond ée sur la technique de normalisation spatiale a des limites. En effet, il est largement admis qu'elle ne permet pas de gérer précisément la très grande variabilité des plissements corticaux et ne donne accès qu'aux différences anatomiques les plus marquées. Ces considérations ont motivé le développement de nouveaux outils de morphométrie, permettant l'analyse ne des structures corticales. Jusqu'à ces dernières années, une telle morphométrie structurelle, prenant en compte les particularités anatomiques individuelles de chaque cortex, était limitée par la difculté et la lourdeur du travail «manuel» à réaliser. Le développement récent de nouveaux outils d'analyse d'images, permettant d'extraire et de reconnaître automatiquement les sillons corticaux des images IRM anatomiques, a modié cet état de fait et a ouvert la voie aux études à grandes échelles de morphométrie structurelle. Cependant, d'un point de vue anatomo-fonctionnel, la structure de base du cortex est le gyrus et non pas le sillon. Or, si la littérature propose maintenant de nombreuses méthodes dédiées aux sillons corticaux, il n'en existe aucune spécifique aux gyri, essentiellement à cause de leur très grande variabilité morphologique. Le premier axe de travail de cette thèse est le développement d'une méthode entièrement automatique pour les segmenter, prenant en compte leur anatomie individuelle. Cette méthode propose un formalisme générique pour définir chaque gyrus à partir d'un ensemble de sillons-frontières le délimitant; un critère de distance, sous-jacent au diagramme de Voronoï utilisé pour parcelliser la surface corticale, permet d'extrapoler cette définition dans les zones où les sillons sont interrompus. L'étude des mécanismes mis en jeu lors du plissement du cortex durant son développement, ante- et post-natal, est un point clé pour analyser et comprendre les variations de l'anatomie corticale, normale ou non, et caractériser ses liens avec le fonctionnement du cerveau. Des travaux récents suggèrent qu'il existerait une proto-organisation sulcale stable, visible sur le cerveau du foeœtus, et qui laisserait une empreinte dans le relief cortical adulte. Pour le deuxième axe de travail de cette thèse, nous avons essayé de recouvrer les traces de ces structures enfouies, les racines sulcales, inscrites dans les plissements corticaux. Nous avons pour cela développé un modèle original du cortex, le primal sketch des courbures, permettant une description multi-échelles et structurelle de la courbure corticale. Cette description est issue d'un lissage surfacique de la carte (2D) de la courbure, obtenu par l'implantation de l'équation de la chaleur, calculée géodésiquement au maillage de la surface corticale. Cette description nous a permis de recouvrer les deux racines sulcales putatives enfouies dans le sillon central, et les quatre racines du sillon temporal supérieur. En parallèle, nous avons initié une étude directe des premiers plis sulcaux à travers la reconstruction tridimensionnel du cerveau foeœtal in utero.

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Chiang, Naiyuan. "Structure-exploiting interior point methods for security constrained optimal power flow problems". Thesis, University of Edinburgh, 2013. http://hdl.handle.net/1842/8281.

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The aim of this research is to demonstrate some more efficient approaches to solve the n-1 security constrained optimal power flow (SCOPF) problems by using structure-exploiting primal-dual interior point methods (IPM). Firstly, we consider a DC-SCOPF model, which is a linearized version of AC-SCOPF. One new reformulation of the DC-SCOPF model is suggested, in which most matrices that need to be factorized are constant. Consequently, most numerical factorizations and a large number of back-solve operations only need to be performed once throughout the entire IPM process. In the framework of the structure-exploiting IPM implementation, one of the major computational efforts consists of forming the Schur complement matrix, which is very computationally expensive if no further measure is applied. One remedy is to apply a preconditioned iterative method to solve the corresponding linear systems which appear in assembling the Schur complement matrix. We suggest two main schemes to pick a good and robust preconditioner for SCOPF problems based on combining different “active” contingency scenarios. The numerical results show that our new approaches are much faster than the default structure-exploiting method in OOPS, and also that it requires less memory. The second part of this thesis goes to the standard AC-SCOPF problem, which is a nonlinear and nonconvex optimization problem. We present a new contingency generation algorithm: it starts with solving the basic OPF problem, which is a much smaller problem of the same structure, and then generates contingency scenarios dynamically when needed. Some theoretical analysis of this algorithm is shown for the linear case, while the numerical results are exciting, as this new algorithm works for both AC and DC cases. It can find all the active scenarios and significantly reduce the number of scenarios one needs to contain in the model. As a result, it speeds up the solving process and may require less IPM iterations. Also, some heuristic algorithms are designed and presented to predict the active contingencies for the standard AC-SCOPF, based on the use of AC-OPF or DC-SCOPF. We test our heuristic algorithms on the modified IEEE 24-bus system, and also present their corresponding numerical results in the thesis.

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Cochet, Hubert. "Relations structure-fonction dans les arythmies cardiaques : apport de l’imagerie non-invasive". Thesis, Bordeaux 2, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR22071/document.

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Resumen

Nous avons développé des méthodes de traitement d’image et de fusion multimodalité et les avons appliqué à l’étude des relations structure-fonction dans la fibrillation auriculaire et la tachycardie ventriculaire. Dans la fibrillation auriculaire, nos résultats indiquent que le rehaussement tardif par IRM est fortement associé à présence et à la persistance d’une fibrillation auriculaire. Nous avons par ailleurs démontré que ce rehaussement tardif est associé à des caractéristiques électrophysiologiques propres : le signal fibrillatoire est plus lent et moins fragmenté au sein des zones rehaussées, alors qu’à l’inverse la complexité globale de la fibrillation augmente avec l’étendue des rehaussements. Nos résultats préliminaires sur la distribution des rotors vont dans le même sens, ces derniers étant plus volontiers observés à la périphérie des zones rehaussées, et le nombre de régions actives augmentant avec l’étendue des rehaussements. L’ensemble de ces résultats confirme que l’imagerie de rehaussement tardif par IRM permet une caractérisation du tissu atrial. Dans les arythmies ventriculaires, nous avons développé une stratégie permettant l’intégration systématique de données non-invasives multimodales au cours des procédures d’ablation de tachycardie ventriculaire. Nous avons démontré l’intérêt d’une fusion scanner et IRM, et décrit une méthode permettant l’intégration du substrat ischémique à partir de données scanner applicable chez les patient porteurs de défibrillateurs ne pouvant bénéficier de l’IRM. Dans la dysplasie arythmogène du ventricule droit, nous avons introduit une méthode automatique de quantification et de cartographie du substrat dysplasique applicable au diagnostic et au guidage thérapeutique. Enfin, nous avons introduit une méthode d’exploration multimodale des arythmies cardiaques intégrant la cartographie électrocardiographique 3D aux autres méthodes d’imagerie cardiaque, et permettant une exploration non invasive simultanée de l’anatomie, du substrat, et des mécanismes de l’arythmie
We have developed and applied image-processing methods to the study of structure-function relationships in atrial fibrillation and ventricular tachycardia. In Atrial Fibrillation, our results indicate that the late gadolinium enhancement observed with the use of MRI is strongly associated with the presence and persistence of the disease. In addition, we have demonstrated that these enhancements show distinctive electrophysiological characteristics: the fibrillatory signal is slower and less fractionated within enhanced areas, whereas the global complexity of atrial fibrillation is conversely increasing with the extent of enhancement. Our preliminary results on rotor distribution are consistent, rotors being more likely found at the border of enhanced areas, and the number of regions with high rotor activity being positively related to the extent of enhancement. These results confirm that late gadolinium enhancement MRI enables a non-invasive characterization of the atrial tissue. In Ventricular Arrhythmias, we have developed a strategy to integrate multimodal non-invasive data during ventricular tachycardia ablation procedures. We have demonstrated the value of fusing MDCT and MRI data and have introduced a method enabling the integration of ischemic substrate from MDCT data, feasible in patients with implantable defibrillator who cannot undergo MRI. In arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy, we have developed an automatic method for the mapping and quantification of fat in the right ventricular free wall based on MDCT data, and have successfully applied the method to the diagnosis and therapy guidance of the disease. Last, we have introduced a method for the multimodal assessment of cardiac arrhythmias combining electrocardiographic mapping with MDCT and MRI. The method enables a non-invasive and combined assessment of cardiac anatomy, myocardial structural substrate, and arrhythmia mechanisms

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Bidlová, Kristýna. "Integrovaný operační program: implementace a případová studie". Master's thesis, Vysoká škola ekonomická v Praze, 2011. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-165478.

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The thesis deal with the Integrated Operational Programme. It describes the proces of its implementation and characterizes its operation in the 2007 -- 2013 period. A part of the thesis is dedicated to the goals of the programme and utilization of the allocation in different areas of intervention. The thesis also describes two projects under the IPRM Pardubice -- Sídliště Dukla and Višňovka, applying for a grant from the Integrated Operational Programme.

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Girard, Gabriel. "Tractographie de la matière blanche orientée par a priori anatomiques et microstructurels". Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4014/document.

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L’imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion est une modalité unique sensible aux mouvements microscopiques des molécules d’eau dans les tissus biologiques. Il est possible d’utiliser les caractéristiques de ce mouvement pour inférer la structure macroscopique des faisceaux de la matière blanche du cerveau. La technique, appelée tractographie, est devenue l’outil de choix pour étudier cette structure de façon non invasive. Par exemple, la tractographie est utilisée en planification neurochirurgicale et pour le suivi du développement de maladies neurodégénératives.Dans cette thèse, nous exposons certains des biais introduits lors de reconstructions par tractographie, et des méthodes sont proposées pour les réduire. D’abord, nous utilisons des connaissances anatomiques a priori pour orienter la reconstruction. Ainsi, nous montrons que l’information anatomique sur la nature des tissus permet d'estimer des faisceaux anatomiquement plausibles et de réduire les biais dans l’estimation de structures complexes de la matière blanche. Ensuite, nous utilisons des connnaissances microstructurelles a priori dans la reconstruction, afin de permettre à la tractographie de suivre le mouvement des molécules d’eau non seulement le long des faisceaux, mais aussi dans des milieux microstructurels spécifiques. La tractographie peut ainsi distinguer différents faisceaux, réduire les erreurs de reconstruction et permettre l’étude de la microstructure le long de la matière blanche. Somme toute, nous montrons que l’utilisation de connaissances anatomiques et microstructurelles a priori, en tractographie, augmente l’exactitude des reconstructions de la matière blanche du cerveau
Diffusion-weighted magnetic resonance imaging is a unique imaging modality sensitive to the microscopic movement of water molecules in biological tissues. By characterizing the movement of water molecules, it is possible to infer the macroscopic neuronal pathways of the brain. The technique, so-called tractography, had become the tool of choice to study non-invasively the human brain's white matter in vivo. For instance, it has been used in neurosurgical intervention planning and in neurodegenerative diseases monitoring. In this thesis, we report biases from current tractography reconstruction and suggest methods to reduce them. We first use anatomical priors, derived from a high resolution T1-weighted image, to guide tractography. We show that knowledge of the nature of biological tissue helps tractography to reconstruct anatomically valid neuronal pathways, and reduces biases in the estimation of complex white matter regions. We then use microstructural priors, derived from the state-of-the-art diffusionweighted magnetic resonance imaging protocol, in the tractography reconstruction process. This allows tractography to follow the movement of water molecules not only along neuronal pathways, but also in a microstructurally specific environment. Thus, the tractography distinguishes more accurately neuronal pathways and reduces reconstruction errors. Moreover, it provides the mean to study white matter microstructure characteristics along neuronal pathways. Altogether, we show that anatomical and microstructural priors used during the tractography process improve brain’s white matter reconstruction

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Costard, Aude. "Estimation de la structure d’indépendance conditionnelle d’un réseau de capteurs : application à l'imagerie médicale". Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT059/document.

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Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'étude de réseaux de capteurs. L'objectif est de pouvoir comparer des réseaux en utilisant leurs structures d'indépendance conditionnelle. Cette structure représente les relations entre deux capteurs sachant l'information enregistrée par les autres capteurs du réseau. Nous travaillons sous l'hypothèse que les réseaux étudiés sont assimilables à des processus gaussiens multivariés. Sous cette hypothèse, estimer la structure d'indépendance conditionnelle d'un processus multivarié gaussien est équivalent à estimer son modèle graphique gaussien.Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode d'estimation de modèle graphique gaussien : elle utilise un score proportionnel à la probabilité d'un graphe de représenter la structure d'indépendance conditionnelle du processus étudié et est initialisée par Graphical lasso. Pour situer notre méthode par rapport aux méthodes existantes, nous avons développé une procédure d'évaluation des performances d'une méthode d'estimation de modèles graphiques gaussiens incluant notamment un algorithme permettant de générer des processus multivariés gaussiens dont la structure d'indépendance conditionnelle est connue.Dans un deuxième temps, nous classifions des processus à partir des estimées des structures d'indépendance conditionnelle de ces processus. Pour ce faire, nous introduisons comme métrique la divergence de Kullback-Leibler symétrisée entre les profils croisés normalisés des processus étudiés. Nous utilisons cette approche pour identifier des ensemble de régions cérébrales pertinentes pour l'étude de patients dans le coma à partir de données d'IRM fonctionnelle
This thesis is motivated by the study of sensors networks. The goal is to compare networks using their conditional independence structures. This structure illustrates the relations between two sensors according to the information recorded by the others sensors in the network. We made the hypothesis that the studied networks are multivariate Gaussian processes. Under this assumption, estimating the conditional independence structure of a process is equivalent to estimate its Gaussian graphical model.First, we propose a new method for Gaussian graphical model estimation : it uses a score proportional to the probability of a graph to represent the conditional independence structure of the studied process and it is initialized by Graphical lasso. To compare our method to existing ones, we developed a procedure to evaluate the performances of Gaussian graphical models estimation methods. One part of this procedure is an algorithm to simulated multivariate Gaussian processes with known conditional independence structure.Then, we conduct a classification over processes thanks to their conditional independence structure estimates. To do so, we introduce a new metric : the symmetrized Kullback-Leibler divergence over normalized cross-profiles of studied processes. We use this approach to find sets of brain regions that are relevant to study comatose patients from functional MRI data

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Yang, Zheyi. "Numerical methods to estimate brain micro-structure from diffusion MRI data". Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2023. http://www.theses.fr/2023IPPAE016.

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L'imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRM de diffusion) est une modalité d'imagerie non invasive couramment utilisée pour mesurer les propriétés micro-structurales des tissus biologiques au dessous de la résolution spatiale, en mesurant indirectement le déplacement de diffusion des molécules d'eau. En raison de la complexité géométrique du cerveau et du mécanisme complexe de l'IRM de diffusion, il est difficile de relier directement les signaux reçus à des paramètres biophysiques significatifs, tels que le diamètre des axones ou la densité. Ces dernières années, plusieurs modèles biophysiques ont été introduits pour répondre à ce problème de la faible interprétabilité. Ces modèles représentent les signaux d'IRM de diffusion comme un mélange de signaux analytiques sous certaines hypothèses, par exemple des membranes imperméables, de différentes géométries simples et non connectées, par exemple des sphères et des bâtonnets. Par la suite, ils visent à extraire les paramètres de ces géométries simples, qui sont corrélés avec des paramètres biophysiques, en inversant la formulation analytique. Cependant, la validité de ces hypothèses reste indéterminée dans les expériences réelles. L'objectif de cette thèse est d'améliorer la fiabilité et l'efficacité de l'estimation de la microstructure par deux moyens. Tout d'abord, pour faciliter l'étude quantitative de la domaine de validité des modèles biophysiques et de l'effet de la déformation géométrique et de la perméabilité de la membrane cellulaire par simulation, nous avons proposé deux modèles réduits dérivés de l'équation de Bloch-Torrey, respectivement. Dans le cas de membranes perméables, une nouvelle approche de simulation utilisant une base propre de Laplace imperméable est proposée. Quant à la déformation géométrique, nous utilisons une expansion asymptotique par rapport aux angles de déformation pour approximer le signal. Ces deux modèles réduits permettent de faire les calculs efficaces des signaux pour diverses valeurs de déformation/perméabilité. Des simulations numériques montrent que ces deux modèles peuvent rapidement calculer les signaux avec un niveau d'erreur raisonnable par rapport aux méthodes existantes. Plusieurs études ont été menées sur les effets de la perméabilité et de la déformation sur les signaux ou sur le coefficient de diffusion efficace (ADC en anglais), en utilisant les modèles proposés. Deuxièmement, au lieu d'inverser un modèle de géométries simplifiées, nous présentons une nouvelle approche pour associer la taille des somas dans la matière grise par des biomarqueurs intermédiaires. Des simulations numériques identifient une corrélation entre le diamètre/densité des somas et le point d'inflexion des signaux moyennés sur la direction à des amplitudes élevées (b>2500s/mm^2), offrant des perspectives pour l'estimation de la microstructure. Nous adaptons un réseau neuronal entièrement connecté en utilisant ces biomarqueurs et comparé aux modèles biophysiques, cette approche offre des résultats comparables sur les données synthétiques et in vivo et une estimation rapide car aucune inversion n'est impliquée
Diffusion magnetic resonance imaging (diffusion MRI) is a widely used non-invasive imaging modality to probe the micro-structural properties of biological tissues below the spatial resolution, by indirectly measuring the diffusion displacement of water molecules. Due to the geometrical complexity of the brain and intricate diffusion MRI mechanism, it is challenging to directly link the received signals to meaningful biophysical parameters, such as axon radii or volume fraction.In recent years, several biophysical models have been introduced to address the issue of weak interpretability. These models represent the diffusion MRI signals as a mixture of analytical signals under certain assumptions, e.g. impermeable membranes, of various disconnected simple geometries, such as spheres and sticks. Subsequently, they aim to extract the parameters of these geometries, which correlate with biophysical parameters, by inverting the analytical expression.However, the validity of these assumptions remains undetermined in actual experiments.The objective of this thesis is to improve the microstructure estimation reliability and efficiency from two perspectives. First, to facilitate the quantitative study of the valid range of biophysical models and the effect of geometrical deformation and cell membrane permeability via simulation, we proposed two reduced models derived from the Bloch-Torrey equation, respectively. For the case of the presence of permeable membranes, a new simulation approach using impermeable Laplace eigenbasis is proposed. As for the geometrical deformation, we use an asymptotic expansion with respect to the deformation angles to approximate the signal. These two reduced models enable efficient computation of signals for various values of deformation/permeability. Numerical simulations reveal that these two models can fast compute the signals within a reasonable error level compared to existing methods. Several studies have been conducted about the effects of permeability and deformation on the signals or the apparent diffusion coefficient (ADC), using the proposed models.Second, instead of inverting a simplified geometries model, we present a novel approach to associate soma size in gray matter by intermediary biomarkers. Numerical simulations identify a correlation between the volume-weighted soma radius/volume fraction and the inflection point of direction-averaged signals at high b-values (b>2500s/mm^2), offering insights for microstructure estimation. We fit a fully connected neural network using these biomarkers and compared to biophysical models, this approach offers comparable results on both synthetic and in vivo data and fast estimation since no inversion is involved

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Condurso, Heather Lindsay. "Structural and Functional Investigations into the Biosynthesis of Peptide Natural Products". Thesis, Boston College, 2013. http://hdl.handle.net/2345/bc-ir:104069.

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Thesis advisor: Marc Snapper
Thesis advisor: Steven Bruner
Peptide natural products have diverse, elaborate scaffolds and are important leads in the development of new drugs. A complete understanding of the natural biosynthetic pathways of these compounds can improve chemical syntheses and boost bioengineering efforts. There are two classes of peptide natural products: ribosomal and nonribosomal peptides. Ribosomally produced and posttranslationally modified peptides (RiPPs) are produced by the ribosome using the 20 canonical amino acids and undergo extensive tailoring to yield the active natural products. Nonribosomal peptides (NRPs) are assembled through an enzyme dependent system and can incorporate over 500 different amino and acyl building blocks to impart complexity. These peptides can also undergo additional tailoring to further modify the core peptide. The microviridins are a class of RiPPs that are modified by two ATP dependent ligases to create a total of three macrocyclic bonds. We have solved the three dimensional protein structures of each of these ligases to establish the mechanism of substrate recognition and cyclization. Vancomycin is a NRP that contains five nonproteinogenic aromatic amino acids that are necessary for biological activity. One of these amino acids is derived from a polyketide pathway and undergoes a four-electron oxidation by a cofactor independent dioxygenase, DpgC. We have solved the structure of this enzyme and have established a radical mechanism. We have investigated this mechanism using synthetic probes and mutagenesis. We have examined O₂ binding using molecular dynamics and mutagenesis. NRPs are synthesized by the multidomain, modular nonribosomal peptide synthetases (NRPSs) in an enzyme templated, ATP-dependent manner. We have synthesized domain specific probes to study the structures and mechanisms of these pathways. Our continued work will provide the insight necessary to manipulate these pathways to provide biologically active compounds
Thesis (PhD) — Boston College, 2013
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Chemistry

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Biffi, Veronica [Verfasser] y Hans [Akademischer Betreuer] Boehringer. "Studying the ICM velocity structure within galaxy clusters with simulations and X-ray observations / Veronica Biffi. Betreuer: Hans Boehringer". München : Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität, 2012. http://d-nb.info/1022791133/34.

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Stanfield, David A. "International Branch Campuses: Motivation, Strategy, and Structure". Thesis, Boston College, 2014. http://hdl.handle.net/2345/bc-ir:103560.

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Thesis advisor: Philip G. Altbach
Thesis advisor: Karen D. Arnold
Over 200 international branch campuses (IBCs) currently exist globally and the number continues to rise (Lawton & Katsomitros, 2012). This study examines the strategy, structure, and motivation behind a single American IBC--Texas A&M University at Qatar (TAMUQ). Drawing from organizational theory and international higher education literature, this research reveals important considerations for institutions developing or currently operating IBCs. Findings stemmed from 27 in-depth qualitative interviews with faculty and administrators from the branch campus in Qatar, the main campus in Texas, and the host country sponsor. Multiple factors contributed to Texas A&M being poised and ready to accept the opportunity to open an international branch campus: an invitation from a host country sponsor willing to cover all expenses, existing international ambitions, and strong support from the central administration. The inception period leading up to the opening of the branch campus proved crucial for success. University administrators wisely developed buy-in among campus constituencies, negotiated important contract stipulations with the host country, ensured that the institution's existing structure could reasonably support such an endeavor, and assessed whether Qatar was a good fit. The early years of TAMUQ resembled a startup organization. The pioneering team of faculty and staff brought an entrepreneurial spirit necessary to build the institution, but they operated largely independent from the home campus in Texas. A later push for greater ties with the main campus was difficult but important for progress. Since TAMUQ is a derivative of the main campus, administrators had to consider the degree to which they would replicate and adapt various institutional elements. Academically, the curriculum is only modified slightly, but course content and pedagogy are adapted more heavily in response to the unique needs of the student population. Hiring faculty with experience teaching on the main campus is considered an important way to maintain quality, yet administrators consistently struggle to recruit faculty. Unlike other IBCs, TAMUQ has developed a robust research program through the financial support of the host country sponsor
Thesis (PhD) — Boston College, 2014
Submitted to: Boston College. Lynch School of Education
Discipline: Educational Leadership and Higher Education

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Kural, Deniz. "Methods for Inter- and Intra-Species Genomics for the Detection of Variation and Function". Thesis, Boston College, 2014. http://hdl.handle.net/2345/bc-ir:104053.

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Thesis advisor: Gabor T. Marth
This thesis concerns itself with the development of methods for comparing genomes. Chapter 2 is a comparative genomics investigation of coding regions across multiple species. Regions of the genome coding for proteins show higher conservation than non-coding regions. Furthermore, we show that a portion of coding regions are conserved beyond the requirements of protein conservation, supporting functions such as microRNA binding and splicing enhancement, providing the non-coding functional impetus to conservation. In Chapter 3, we focus on the detection and characterization of a particular type of structural variation - mobile element insertions (MEIs). While there are many types of mobile elements in the human genome, three of these are active and cause most of the MEI variation observed in humans: ALU, L1 and SVA elements. We detect variation across 1000 Genomes Pilot populations caused by these elements, assemble ALU elements to single nucleotide resolution, and determine actively copying species of this element. We've developed a variety of algorithmic approaches to MEI detection, and present these. Chapter 4 outlines an approach to remedy reference bias via the incorporation of variation data into the reference. In particular, we construct a pan-genome reference, demonstrated concretely via resolving ALU regions, and develop new alignment software to align against this enriched reference structure
Thesis (PhD) — Boston College, 2014
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Biology

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Champy-Tixier, Anne-Sophie. "Extraction, purification, and structurala nalysis of glycosylated natural products, mimetics of native antigens involved in an immune response". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCE003/document.

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Resumen

Cette these en cotutelle entre le Laboratoire Peptlab de l’Université de Florence en Italie et le Laboratoire de Pharmacognosie de l’Université de Bourgogne Franche-Comté en France, porte sur l’extraction, la purification et l’élucidation structurale de saponines d’origine végétale en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. L’étude phytochimique de cinq espèces végétales appartenant à trois familles différentes, Fabaceae : Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys”, Wisteria floribunda “rosea”, Caprifoliaceae : Weigela florida “rumba” et Polygalaceae : Polygala acicularis, a conduit à l’isolement de seize glycosides triterpéniques naturels parmi lesquelles six sont de structure nouvelle, une a été isolée sous sa forme native pour la première fois, et neuf déjà répertoriées dans la littérature. Les composés ont été isolés grâce à l’utilisation de différentes méthodes chromatographiques. Leurs structures ont été élucidées en utilisant principalement la RMN 2D et la spectrométrie de masse. Parmis ces seize molécules, six ont été sélectionnées pour être testées en tant que mimétiques d’antigènes impliqués dans une réponse immunitaire. De plus, un flavonoïde glycosylé extrait de Sophora japonica et un acide triterpénique commercial, l’acide ursolique, ont eux aussi été choisis comme mimétiques d’antigènes. Des tests immunochimiques (ELISA) ont été réalisés afin d’évaluer leur potentiel en tant que mimétiques d’antigènes dans le sang de patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett. Le taux IgM dans le sérum des patients atteints de sclérose en plaque ou du syndrome de Rett a été mesuré et comparé à celui de donneurs sains. Concernant la sclérose en plaque, les résultats sont peu significatifs concernant le potentiel des saponines en tant que mimétiques d’antigènes. Mais dans le cas du syndrome de Rett des résultats intéressants et surprenants ont été obtenus. En effet, l’hypothèse de départ était l’implication de la partie glycosylée dans la reconnaissance d’autoanticorps. Pour le syndrome de Rett, l’acide ursolique, qui est un aglycone, démontre une grande efficacité dans la reconnaissance d’IgM. Par contre, un triterpène glycosylé démontre lui aussi une efficacité semblable. Les résultats obtenus sont donc à analyser afin d’établir des relations structure/activité fiables
This PhD in co-direction between the Peptlab Laboratory of the University of Firenze (Italy) and the Laboratory of Pharmacognosy of the University of Bourgogne Franche-Comté (France), deals with extraction, purification and structural elucidation of saponins from plants as mimetic antigens involved in an immune response. The phytochemical study of five species from three different families, Wisteria frustecens, Wisteria floribunda “macrobotrys” and Wisteria floribunda “rosea” from Fabaceae, Weigela florida “rumba” from Caprifoliaceae, and Polygala acicularis from Polygalaceae, allowed us to isolate sixteen natural glycosides: six with new structures, one analyzed for the first time in its native form, and nine which have been already described in the literature. These compounds were isolated using various chromatographic methods, and their structures were elucidated using mainly 2D NMR and mass spectrometry. From the isolated glycosides, six were selected and tested as mimetics of native antigens involved in the immune response. Moreover, one flavonoid glycoside extracted from Sophora japonica, and one commercial triterpenic acid, ursolic acid, were also chosen as mimetics of native antigens. Immunoenzymatic assays (ELISA) were performed for each compound to evaluate their potential as mimetics of native antigens of multiple sclerosis and Rett syndrome. The IgM levels in sera of patients affected by multiple sclerosis and Rett syndrome were measured and compared to normal blood donors. Concerning multiple sclerosis, no significant results were obtained for saponins, but in the case of Rett syndrome, interesting and surprising results were obtained. Indeed, the first hypothesis was that the glycosyl part of the molecule could be relevant for antibody recognition. In the case of Rett syndrome ursolic acid, an aglycone without any glycosidic part, demonstrated a good efficiency in IgM recognition. On the other hand, one triterpenic glycoside showed similar results. These results were discussed to define possible structure/activity relationships

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Qiao, Yi. "Tumor subclone structure reconstruction with genomic variation data". Thesis, Boston College, 2014. http://hdl.handle.net/2345/bc-ir:104182.

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Thesis advisor: Gabor Marth
Unlike normal tissue cells, which contain identical copies of the same genome, tumors are composed of genetically divergent cell subpopulations, or subclones. The abilities to identify the number of subclones, their frequencies within the tumor mass, and the evolutionary relationships among them are crucial in understanding the basis of tumorigenesis, drug response, relapse, and metastasis. It is also essential information for informed, personalized therapeutic decisions. Studies have attempted to reconstruct subclone structure by identifying distinct allele frequency distribution modes at a handful of somatic single nucleotide variant loci, but this question was not adequately addressed with computational means at the start of this dissertation work, and recent efforts either enforce certain assumptions or resort to statistical procedure which cannot guarantee the complete landscape of solution space. This dissertation present a computational framework that examines somatic variation events, such as copy number changes, loss of heterozygosity, or point mutations, in order to identify the underlying subclone structure. Chapter 2 discuss the presence of intra-tumoral heterogeneity, and for historical interest, a method to reconstruct the parsimonious solution based on simplifying assumptions in tumor micro-evolution process. Analysis results on clinical datasets concerning Ovarian Serious Carcinoma and Intracranal Germ Cell Tumor based on this method, which confirmed the genomic complexity, are also presented. Due to the reason that the linkage information i.e. whether two mutations are co-localizing in the same cancer cell is lost during tissue homogenization and DNA fragmentation, common sample preparation steps used in whole genome profiling techniques, often there are more than one subclone model capable of explaining the observation. Chapter 3 describes an extended method that is able to search for all models consistent with the observation. Consequently, the solution to a specific input dataset is then a set of possible subclone structures. The method then trim this solution space in the case that more than one sample from the same patient are available, such as the primary and relapse tumor pairs. Furthermore, a statistical framework is developed that, when further trimming is not possible, predicts whether two mutations are co-localizing in the same subclone. The formal definition on the problem of subclone structure reconstruction, as well as techniques to pre-process various types of genomic variation data are given given here as well. Results on the analysis of published and novel datasets, ranging from cancer types including Acute Myeloid Leukemia, Sinonasal Undifferenciated Carcinoma and Ovarian Serious Carcinoma, and data types including whole genome sequencing, copy number array, single nucleotide polymorphism array and single nucleotide variant calls with deep sequencing are also included. They show that the method is applicable to these wide range of cancer and data types, able to independently replicate the published conclusion based on manual reasoning, and gain novel insights into the pattern of tumor recurrence and chemoresistance. It also shows that the method can be valuable in prioritizing variants for function study
Thesis (PhD) — Boston College, 2014
Submitted to: Boston College. Graduate School of Arts and Sciences
Discipline: Biology

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Biron, Katarzyna. "The Molecular structure of the Insoluble Organic Matter (MOI) deposited from organic plasma : Comparison with IOM isolated from carbonaceous meteorites". Thesis, Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2016. http://www.theses.fr/2016MNHN0004/document.

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Les météorites carbonées sont les objets les plus primitifs du système solaire. Ils contiennent jusqu'à 4 % de carbone, principalement présent sous forme de matière organique insoluble (MOI). Celle-ci contient des informations essentielles sur les processus d’organo-synthèse qui se déroulent dans le système solaire, qui sont jusqu'ici mal compris. Un modèle statistique a été récemment proposé pour la structure moléculaire de la MOI ainsi qu'une voie de synthèse possible pour le squelette hydrocarboné de cette macromolécule (Derenne et Robert, 2010). Le premier objectif de ce travail était de tester expérimentalement cette voie avec un plasma organique comme source de radicaux CHx. Ce dispositif a permis la formation de matière organique soluble et insoluble. La MOI a été analysée par les mêmes techniques que celles utilisées précédemment pour la MOI chondritique, révélant de nombreuses similitudes entre les deux matériaux et validant le mécanisme proposé. En outre, des analyses NanoSIMS ont révélé, à une résolution spatiale sub-micrométrique, de grandes variations isotopiques qui sont du même ordre de grandeur que celles observées dans la MOI chondritique. Ensuite, la source des hétéroatomes (N et O) dans la MOI a été expérimentalement étudiée en ajoutant des précurseurs contenant des heteroelements aux radicaux hydrocarbonés. En ce qui concerne l'azote, deux types de précurseurs ont été considérés : l’hexylamine comme source d'hydrures et l'azote moléculaire N2. Bien que les deux précurseurs conduisent à l'incorporation d'azote dans la MOI, les hydrures d'azote semblent être plus pertinents, d’après la nature des fonctions azotées formées. Deux types d'expériences ont été effectuées afin d'étudier la source potentielle d'oxygène dans la MOI chondritique. Elles ont été conçues pour tester les deux principaux scénarios proposés pour rendre compte de la présence d’oxygène dans la MOI chondritique : soit l’altération aqueuse sur le corps parent ou l’incorporation d’oxygène pendant l’organo- synthèse dans la nébuleuse solaire primitive. Lors de l’expérience simulant l'altération aqueuse, la composition chimique de la matière organique soluble et insoluble est en accord avec ce qui est observé dans la matière organique des météorites. En revanche, aucun élément en faveur de l'incorporation directe d’oxygène par des radicaux OH n’a pu être apporté
Carbonaceous meteorites are the most primitive objects of the solar system. They contain up to 4% of carbon, mainly occurring as insoluble organic matter (IOM). This IOM contains key information about the organo-synthesis processes taking place in the Solar System, which are so far poorly understood. A statistical model was recently proposed for the IOM molecular structure along with a possible synthesis pathway for its hydrocarbon backbone (Derenne and Robert, 2010).The first aim of this work was to test experimentally this pathway using an organic plasma as a source of CHx radicals. This device allowed the formation of both soluble and insoluble OM. The IOM was analyzed through the same techniques as those previously used for the chondritic IOM, revealing numerous similarities between both materials and thus supporting the proposed pathway. Moreover, NanoSIMS analyses revealed large isotopic variations at a sub-micrometric spatial resolution that are commensurable with those observed in chondritic IOM.Then, the source of heteroatoms (N and O) into the IOM was experimentally investigated through the addition of heteroelement-containing precursors to the hydrocarbonaceous radicals. As for nitrogen, two types of precursors were considered: hexylamine as a source of nitrogen hydrides and N2. Although both precursors led to nitrogen incorporation in the IOM, nitrogen hydrides seem to be more relevant based on the nitrogen speciation. Two types of experiments were performed to investigate the potential source of oxygen in the chondritic IOM. They were designed to address the two main scenarios proposed in the literature to account for the origin of the oxygen in the chondritic IOM: either aqueous alteration on the asteroidal parent body or O incorporation during the organo-synthesis in the primitive solar nebula. When the aqueous alteration is mimicked, the chemical composition of the SOM and IOM makes this pathway a reasonable source of the chondrite oxygen moieties. In contrast, no evidence for direct incorporation of O from OH radicals could be brought

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Tesis sobre el tema "IRM structurale"

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