Tesi: "Dynamiques cérébrales"

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Bennis, Kenza. "Dynamiques cérébrales des trajectοires cοgnitives dans le vieillissement nοrmal". Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMC017.

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Abstract (sommario):

Le vieillissement de la population est un phénomène mondial croissant, qui soulève des enjeux de santé publique majeurs, relatifs à la préservation de l’autonomie des adultes âgés. Si certains individus présentent un fonctionnement cognitif préservé, d'autres présentent un déclin plus ou moins marqué, reflétant une hétérogénéité des trajectoires cognitives associée à des changements cérébraux variés. Les recherches récentes suggèrent que les dynamiques temporelles de l'activité cérébrale constitueraient un indicateur fin et précoce des changements cognitifs liés à l'âge. Cependant, le moment de la journée, qui influence ces dynamiques, est rarement pris en compte dans les études. L'objectif principal de cette thèse est de caractériser les dynamiques temporelles de l'activité cérébrale à l'échelle de la journée chez des adultes âgés en bonne santé, en utilisant l'électroencéphalographie (EEG) à haute résolution temporelle. Nos résultats ont montré que les rythmes thêta et gamma sont distinctement associés à la cognition. Les fluctuations globales de l'activité thêta augmentent au cours de la journée et sont négativement corrélées aux performances mnésiques, tandis que les fluctuations gamma diminuent et sont positivement associées aux fonctions exécutives. En utilisant des méthodes de réseau multicouche, nous avons également caractérisé les dynamiques de connectivité fonctionnelle inter- et intra-réseaux, révélant que la stabilité ou la fluctuation de ces connexions a des effets spécifiques sur la cognition selon la bande de fréquence considérée. Ces résultats mettent en évidence l'importance de prendre en compte les dynamiques journalières de l'activité cérébrale dans l'étude du vieillissement cognitif. Sur le plan clinique, nos travaux ouvrent des perspectives pour le développement d'outils de dépistage précoce et d'interventions personnalisées visant à maintenir ou améliorer la santé cognitive des personnes âgées. En intégrant le moment de la journée dans l'évaluation neuropsychologique et en ciblant spécifiquement les rythmes cérébraux pertinents, il serait possible d'affiner le diagnostic et de proposer des stratégies thérapeutiques adaptées
The aging of the population is a growing global phenomenon, raising major public health issues relating to the preservation of autonomy in older adults. While some individuals show preserved cognitive functioning, others show a more or less marked decline, reflecting the heterogeneity of cognitive trajectories associated with varied cerebral changes. Recent research suggests that the temporal dynamics of brain activity are a fine, early indicator of age-related cognitive changes. However, the time of day, which influences these dynamics, is rarely taken into account in studies. The main aim of this thesis was to characterize the temporal dynamics of brain activity on a daytime scale in healthy older adults, using high temporal resolution electroencephalography (EEG). Our results showed that theta and gamma rhythms are distinctly associated with cognition. Global fluctuations in theta activity increase over the course of the day and are negatively correlated with memory performance, while gamma fluctuations decrease and are positively associated with executive functions. Using multi-layer network methods, we also characterized the dynamics of inter- and intra-network functional connectivity, revealing that the stability or fluctuation of these connections has specific effects on cognition depending on the frequency band considered. These results highlight the importance of taking into account the daily dynamics of brain activity when studying cognitive aging. In clinical terms, our work opens up prospects for the development of early screening tools and personalized interventions aimed at maintaining or improving cognitive health in the elderly. By integrating the time of day into neuropsychological assessment, and specifically targeting relevant brain rhythms, it would be possible to refine diagnosis and propose appropriate therapeutic strategies

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Garnier, Aurélie. "Dynamiques neuro-gliales locales et réseaux complexes pour l'étude de la relation entre structure et fonction cérébrales". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066562/document.

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Abstract (sommario):

L'un des enjeux majeurs actuellement en neurosciences est l'élaboration de modèles computationnels capables de reproduire les données obtenues expérimentalement par des méthodes d'imagerie et permettant l'étude de la relation structure-fonction dans le cerveau. Les travaux de modélisation dans cette thèse se situent à deux échelles et l'analyse des modèles a nécessité le développement d'outils théoriques et numériques dédiés. À l'échelle locale, nous avons proposé un nouveau modèle d'équations différentielles ordinaires générant des activités neuronales, caractérisé et classifié l'ensemble des comportements générés, comparé les sorties du modèle avec des données expérimentales et identifié les structures dynamiques sous-tendant la génération de comportements pathologiques. Ce modèle a ensuite été couplé bilatéralement à un nouveau compartiment modélisant les dynamiques de neuromédiateurs et leurs rétroactions sur l'activité neuronale. La caractérisation théorique de l'impact de ces rétroactions sur l'excitabilité a été obtenue en formalisant l'étude des variations d'une valeur de bifurcation en un problème d'optimisation sous contrainte. Nous avons enfin proposé un modèle de réseau, pour lequel la dynamique des noeuds est fondée sur le modèle local, incorporant deux couplages: neuronal et astrocytaire. Nous avons observé la propagation d'informations différentiellement selon ces deux couplages et leurs influences cumulées, révélé les différences qualitatives des profils d'activité neuronale et gliale de chaque noeud, et interprété les transitions entre comportements au cours du temps grâce aux structures dynamiques identifiées dans les modèles locaux
A current issue in neuroscience is to elaborate computational models that are able to reproduce experimental data recorded with various imaging methods, and allowing us to study the relationship between structure and function in the human brain. The modeling objectives of this work are two scales and the model analysis need the development of specific theoretical and numerical tools. At the local scale, we propose a new ordinary differential equations model generating neuronal activities. We characterize and classify the behaviors the model can generate, we compare the model outputs to experimental data and we identify the dynamical structures of the neural compartment underlying the generation of pathological patterns. We then extend this approach to a new neuro-glial mass model: a bilateral coupling between the neural compartment and a new one modeling the impact of astrocytes on neurotransmitter concentrations and the feedback of these concentrations on neural activity is developed. We obtain a theoretical characterization of these feedbacks impact on neuronal excitability by formalizing the variation of a bifurcation value as a problem of optimization under constraint. Finally, we propose a network model, which node dynamics are based on the local neuro-glial mass model, embedding a neuronal coupling and a glial one. We numerically observe the differential propagations of information according to each of these coupling types and their cumulated impact, we highlight qualitatively distinct patterns of neural and glial activities of each node, and link the transitions between behaviors with the dynamical structures identified in the local models

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Garnier, Aurélie. "Dynamiques neuro-gliales locales et réseaux complexes pour l'étude de la relation entre structure et fonction cérébrales". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066562.

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Abstract (sommario):

L'un des enjeux majeurs actuellement en neurosciences est l'élaboration de modèles computationnels capables de reproduire les données obtenues expérimentalement par des méthodes d'imagerie et permettant l'étude de la relation structure-fonction dans le cerveau. Les travaux de modélisation dans cette thèse se situent à deux échelles et l'analyse des modèles a nécessité le développement d'outils théoriques et numériques dédiés. À l'échelle locale, nous avons proposé un nouveau modèle d'équations différentielles ordinaires générant des activités neuronales, caractérisé et classifié l'ensemble des comportements générés, comparé les sorties du modèle avec des données expérimentales et identifié les structures dynamiques sous-tendant la génération de comportements pathologiques. Ce modèle a ensuite été couplé bilatéralement à un nouveau compartiment modélisant les dynamiques de neuromédiateurs et leurs rétroactions sur l'activité neuronale. La caractérisation théorique de l'impact de ces rétroactions sur l'excitabilité a été obtenue en formalisant l'étude des variations d'une valeur de bifurcation en un problème d'optimisation sous contrainte. Nous avons enfin proposé un modèle de réseau, pour lequel la dynamique des noeuds est fondée sur le modèle local, incorporant deux couplages: neuronal et astrocytaire. Nous avons observé la propagation d'informations différentiellement selon ces deux couplages et leurs influences cumulées, révélé les différences qualitatives des profils d'activité neuronale et gliale de chaque noeud, et interprété les transitions entre comportements au cours du temps grâce aux structures dynamiques identifiées dans les modèles locaux
A current issue in neuroscience is to elaborate computational models that are able to reproduce experimental data recorded with various imaging methods, and allowing us to study the relationship between structure and function in the human brain. The modeling objectives of this work are two scales and the model analysis need the development of specific theoretical and numerical tools. At the local scale, we propose a new ordinary differential equations model generating neuronal activities. We characterize and classify the behaviors the model can generate, we compare the model outputs to experimental data and we identify the dynamical structures of the neural compartment underlying the generation of pathological patterns. We then extend this approach to a new neuro-glial mass model: a bilateral coupling between the neural compartment and a new one modeling the impact of astrocytes on neurotransmitter concentrations and the feedback of these concentrations on neural activity is developed. We obtain a theoretical characterization of these feedbacks impact on neuronal excitability by formalizing the variation of a bifurcation value as a problem of optimization under constraint. Finally, we propose a network model, which node dynamics are based on the local neuro-glial mass model, embedding a neuronal coupling and a glial one. We numerically observe the differential propagations of information according to each of these coupling types and their cumulated impact, we highlight qualitatively distinct patterns of neural and glial activities of each node, and link the transitions between behaviors with the dynamical structures identified in the local models

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Ciuciu, Philippe. "Dynamique cérébrale en neuroimagerie fonctionnelle". Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00333734.

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Abstract (sommario):

Mes travaux portent sur l'analyse de la dynamique cérébrale à partir de données de neuro-imagerie fonctionnelle issues d'examens d'Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Ils concernent aussi bien l'étude de la dynamique évoquée par un paradigme d'activation cérébrale et celle issue de l'activité spontanée ou de « fond » lorsque le sujet est au repos (resting state). Les algorithmes que j'ai développés s'appuient pour une large partie sur une connaissance explicite du paradigme expérimental mis au point par l'expérimentateur mais aussi prennent place dans une moindre part au sein des méthodes exploratoires, qui n'exploitant pas ces informations issues du paradigme.

Ce thème de recherche embrasse à la fois des problèmes bas niveau relatifs à la reconstruction d'images en IRM mais aussi des aspects plus haut niveau qui concernent l'estimation et la sélection de modèles hémodynamiques régionaux non-paramétriques, capables de prendre en compte la variabilité inter-individuelle de la réponse impulsionnelle du système neuro-vasculaire. Les problèmes de reconstruction sont traités à l'aide de méthodes classiques de régularisation dans l'espace image ou des méthodes plus évoluées opérant dans l'espace transformé des coefficients d'ondelette. Les aspects inférentiels haut niveau sont majoritairement abordés dans le cadre des statistiques bayésiennes.

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Krolak-Salmon, Pierre. "Dynamique cérébrale de la reconnaissance des expressions faciales". Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10179.

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Abstract (sommario):

La neuropsychologie et l'imagerie fonctionnelle ont montré que la reconnaissance des expressions faciales, message émotionnel à grande valeur sociale, implique de vastes réseaux neuronaux dans le cerveau humain. Les structures corticales et sous-corticales impliquées diffèrent selon la nature de l'émotion véhiculée par le visage. Ainsi, l'amygdale participe au traitement des émotions aversives comme la peur et la colère alors que l'insula est particulièrement impliquée dans la reconnaissance du dégoût. Le cortex orbito-frontal, participant également à la reconnaissance des expressions faciales, serait déterminant dans l'interprétation des stimuli émotionnels dans un contexte social déterminé. Or les moments d'implication de ces différentes structures, les éventuelles séquences d'activation voire l'identification de périodes d'interaction potentielles entre les éléments de ces vastes réseaux neuronaux sont très mal connus. L'électrophysiologie dont la résolution temporelle reste inégalée et dont la résolution spatiale progresse représente un outil indispensable pour étudier ces questions. Nous avons ainsi recueilli, grâce à des enregistrements de scalp dans une population de sujets sains et grâce à des enregistrements intracérébraux chez 25 patients épileptiques pharmaco-résistants, des potentiels évoqués par des visages exprimant différentes émotions. Les enregistrements de scalp ont mis en évidence une activité spécifique des expressions émotionnelles dans la région occipito-temporale droite débutant 250 ms après le début du stimulus. Ces activités se poursuivaient tardivement dans les régions occipitales et temporales droites. Les enregistrements intra-cérébraux ont permis d'objectiver des réponses spécifiques au dégoût dans l'insula ventrale antérieure après 300 ms et des réponses spécifiques à la peur dans l'amygdale après 200 ms, soit 100 ms plus tôt que les réponses au dégoût dans l'insula. Des réponses spécifiques à différentes expressions faciales étaient ensuite enregistrées de façon prolongée dans les aires visuelles extra-striées, le cortex temporal externe (complexe STS/GTM), et le cortex orbito-frontal. Chez une patiente implantée dans l'aire motrice supplémentaire, des réponses à la joie étaient évoquées dès 150 ms. Les stimulations électriques des contacts ayant recueilli ces réponses provoquaient systématiquement sourire puis une sensation de gaieté chez cette patiente. L'ensemble de ces résultats confirme l'implication de réseaux spécifiques dans la reconnaissance des expressions faciales, suggère une hiérarchie temporelle dans le traitement de ces stimuli émotionnels, et montre une implication extrêmement soutenue dans le temps des principales structures déterminantes pour cette fonction. Cette chronologie d'activation est compatible avec l'existence de vastes périodes d'interactions entre les aires corticales postérieures impliquées dans la perception et les régions limbiques et paralimbiques permettant la reconnaissance des expressions faciales et l'adaptation au contexte social

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Arrais, Marouan. "Stimulation cérébrale multi-sites : modèles dynamiques et applications aux crises d'épilepsie". Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S055.

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Abstract (sommario):

Près de 17 millions de patients épileptiques dans le monde ne sont pas soulagés efficacement par les médicaments. Pour ces patients, la stimulation électrique du cerveau est une technique pour arrêter les crises récurrentes qui perturbent leur vie quotidienne. Cependant, les effets de la stimulation électrique sur l'activité du cerveau ne sont pas encore bien compris. En outre, les paramètres de stimulation sont souvent choisis de manière empirique, ce qui limite l'efficacité de cette thérapie. Au cours de cette thèse, nous visons, en utilisant des modèles computationnels bio-inspirés et des méthodes mathématiques dérivées de la théorie des systèmes dynamiques, à concevoir des méthodes de stimulation optimales capables d'atténuer voire de supprimer l'activité cérébrale épileptique
More than 17 million epileptic patients worldwide are not effectively relieved by medication. For these patients, electrical stimulation of the brain is a promising technique for stopping recurrent seizures that disrupt their daily lives. However, the effects of electrical stimulation on brain activity are not yet well understood. In addition, the stimulation parameters are often chosen empirically, based on trial-and-error approach, which limits the effectiveness of this therapy. In this thesis, we aim, using bio-inspired computational models and mathematical methods derived from the theory of dynamical systems, to design an optimal stimulation capable of attenuating or even suppressing epileptic brain activity

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Xiang, Wentao. "Modélisation causale dynamique dans l'inférence de changements en connectivité cérébrale". Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S083.

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Abstract (sommario):

Nos travaux portent sur la connectivité cérébrale entre des populations neuronales distantes impliquées dans les crises d'épilepsie, et ce à partir de la modélisation causale dynamique (DCM : dynamic causal modelling) dans sa version spectrale. Celle-ci est basée sur deux instances, (i) le modèle neuronal pour interpréter les signaux observés et leurs densités spectrales de puissance, (ii) l'inversion du modèle basée sur l'algorithme d'estimation-maximisation (EM) variationnel pour identifier les paramètres du modèle. L'approche DCM s'avérant sensible à l'initialisation des paramètres, une mauvaise estimation peut s'ensuivre. Pour y pallier, nous proposons deux variantes de l'algorithme DCM spectral, l'algorithme L-DCM basé sur un ajustement local de l'estimation à chaque initialisation et l'algorithme D-DCM basé sur un schéma de type recuit-simulé. Les trois approches sont évaluées à l'aide de deux types de modèle, un modèle basé sur la physiologie (PBM) et un modèle plus affiné en termes de liaisons entre sous-populations neuronales (cPBM), et sont comparées sur des signaux simulés et des signaux stéréoélectroencéphalographiques réels. Nos résultats prouvent non seulement l'efficacité des nouvelles approches mais confirment également l’avantage du cPBM par rapport au PBM en termes de complexité de calcul et de précision d'estimation. Dans un dernier temps, nous nous focalisons sur la lenteur de l'algorithme EM variationnel liée à la méthode de Gauss-Newton employée. Une technique de recherche linéaire optimale (ELS : exact line search) est proposée, consistant à calculer, à chaque itération de l’algorithme itératif, le pas optimal à réaliser dans la direction de plus grande pente. La faisabilité de cette approche est envisagée dans le contexte de mélanges de gaussiennes. Les résultats obtenus sur signaux simulés et réels attestent l'efficacité du schéma proposé lorsqu'il est appliqué à l'algorithme EM conventionnel, mais aussi à d'autres techniques comme l'algorithme du gradient conjugué. Ces résultats préliminaires sont une perspective pour une future extension de l'approche DCM
Our work mainly focuses on inferring effective connectivity in distant neural populations involved in epileptic seizures using a model-based technique, the spectral dynamic causal modelling (DCM). A neural mass model (NMM) is used to describe the observed epileptic intracerebral signals and their power spectral densities. DCM includes mainly two steps (i) model inversion based on the maximization of the free energy concept using the variational estimation-maximization (EM) algorithm to identify the parameters of the model and (ii) model comparison where the best model structure in terms of the maximized free energy is identified among other possible structures as the one underlying the observed data. As spectral DCM reveals some sensitivity to the initialization during the variational EM process, a misestimation of the model structure may arise. To cope with this issue, we propose two variants of spectral DCM, the L-DCM and the D-DCM algorithms. While L-DCM is based on a local adjustment of the initial guess, D-DCM relies on a deterministic annealing scheme. The performance of the proposed strategies in terms of effective connectivity inference is assessed using simulated and real human epileptic SEEG (stereoelectroencephalographic) signals. Regarding simulated and real signals, two kinds of NMM are investigated, the physiology-based model (PBM) and the complete physiology-based model (cPBM). Our experiments show the efficiency of the proposed approaches compared to the standard spectral DCM using either PBM or cPBM. The reported results also confirm that cPBM offers lower computational complexity and better estimation quality of the model parameters compared to PBM. Besides, in order to cope with the complexity of spectral DCM which is essentially related to the Gauss-Newton method used in the variational EM algorithm, a simpler ascent gradient method based on an exact line search (ELS) scheme can be employed. It allows for an optimal computation of the gradient step size to be used at each iteration towards the final solution in the given search direction. The feasibility of the ELS scheme in a probabilistic framework is not straightforward and, in this work, the ELS scheme is considered in the context of Gaussian mixture models (GMM) to accelerate the standard EM algorithm. Numerical results using both simulated and real datasets show the efficiency of the proposed ELS scheme when applied to the standard EM algorithm as well as to anti-annealing-based acceleration techniques derived from either the EM algorithm or the expectation conjugate gradient one. The ELS feasibility being proved, its applicability on spectral DCM will be an extension of the present work

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Poupard, Laurent. "Dynamique de l'activité cérébrale et de la respiration pendant la somnolence". Paris 12, 1998. http://www.theses.fr/1998PA120020.

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Abstract (sommario):

Ce travail propose une etude de la somnolence a travers l'analyse de l'activite neurologique et respiratoire chez 14 sujets normaux en legere privation de sommeil. Dans la premiere partie de ce travail, nous caracterisons le comportement temporel des ondes alpha presentes dans l'activite electroencephalo--graphique lors de la somnolence. La distribution des temps d'emission alpha de duree t exhibe une loi de puissance fonction de t. L'exposant correspondant est egal a 1. 750. 13. Nous montrons que ce resultat peut etre compris a travers le modele de boettcher et paczuski a l'interieur de la classe des systemes critiques auto-organises. La deuxieme partie de ce travail est consacree a l'application physiologique et cognitive de ce resultat. Nous avons montre que dans cette longue periode de somnolence avec lutte contre l'endormissement, les influences corticales operent de maniere intermittente contribuant a destabiliser le controle de la respiration. Les deux parametres tendance et entropie respiratoires extraits des series chronologiques (frequence respiratoire) forment un couple complementaire evoluant generalement en opposition de phase et permettant ainsi de definir un etat d'hypovigilance predisposant a l'endormissement, sans que celui-ci soit predictible.

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Hadriche, Abir. "Caractérisation du répertoire dynamique macroscopique de l'activité électrique cérébrale humaine au repos". Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4724/document.

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Abstract (sommario):

Nous proposons un algorithme basé sur une approche orientée d'ensemble de système dynamique pour extraire une organisation grossière de l'espace d'état de cerveau sur la base des signaux de l'EEG. Nous l'utilisons pour comparer l'organisation de l'espace d'état des données simulées à grande échelle avec la dynamique cérébrale réelle au repos chez des sujets sains et pathologiques (SEP)
We propose an algorithme based on set oriented approach of dynamical system to extract a coarse grained organization of brain state space on the basis of EEG signals. We use it for comparing the organization of the state space of large scale simulation of brain dynamics with actual brain dynamics of resting activity in healthy and SEP subjects

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Daunizeau, Jean. "Localisation et dynamique des sources d'activité cérébrale par fusion d'informations multimodales EEG/IRMf". Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112204.

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Abstract (sommario):

Fusionner les informations issues des données d'électroencéphalographie (EEG) et d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permettrait une meilleure caractérisation spatio-temporelle de l'activité cérébrale. Prenant en compte l'éventuel découplage entre les activités bioélectrique et hémodynamique, nous avons développé trois modèles graphiques hiérarchiques associés à des procédures d'inférence bayésienne :-Un modèle de génération des données EEG encapsulant toute l'information physiologique disponible sur la structure attendue des sources d'activité cérébrale. Ce modèle de mélange de sources étendues recompose l'information de l'EEG et définit le profil spatial de l'activité, analogue des cartes d'activation issues de l'IRMf (fusion comparée). -Une méthode quantifiant la pertinence de tout a priori issu de l'IRMf que l'on envisage d'introduire dans la résolution du problème inverse EEG. Nous pouvons ainsi décider si les sources d'activité vues par l'IRMf auraient pu, ou pas, générer les données EEG et, ainsi, choisir entre les solutions du problème inverse contrainte et non contrainte par l'IRMf (fusion contrainte). -Un modèle de génération des données conjointes EEG/IRMf, via la définition du substrat commun des sources de l'EEG et de l'IRMf s'appuyant sur la décomposition spatio-temporelle du modèle de mélange de sources étendues. Ce modèle de réponses spatialement concordantes généralise les deux premières approches (fusion conjointe) et identifie les sources actives bioélectriquement et hémodynamiquement. Ces modèles ont été évalués sur données simulées et validés sur données réelles dans le contexte de la caractérisation du réseau épileptogène
Combining electroencephalography (EEG) and functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) should enable better characterization of brain activity in both space and time. To do so, the potential decoupling between haemodynamic and bioelectric must be accounted for. Therefore, we proposed three graphical and hierarchical models, associated with Bayesian inference processes:-Compared fusion: an EEG data generative model that introduces all available and physiologically plausible information about the expected structure of bioelectric activity. The extended sources mixing model provides a specific feature that can be compared with fMRI activation maps: the spatial profile of the bioelectric sources. -Constrained fusion: a method to assess the relevance of any informative fMRI-derived prior that is to be included in the resolution of the EEG inverse problem. By quantifying the adequacy between EEG data and fMRI active sources, this approach allows us to decide whether the fMRI-based informative prior should, or not, be introduced in the resolution of the EEG inverse problem. -Symmetrical fusion: a joint EEG/fMRI data generative model, which defines spatially concordant (bioelectric and haemodynamic) responses. Based on the spatio-temporal decomposition of the extended sources mixing model, this approach defines the spatial substrate common to EEG and fMRI activity sources. This extends both previous approaches, and allows us to identify the areas of strong coupling between bioelectric and haemodynamic activities. The three approaches were extensively evaluated on simulated data and validated on real patient data in the context of epileptogenic network characterization

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Thomasson, Nitza. "Approche dynamique non-linéaire de l'activité électrique cérébrale dans les troubles de l'humeur". Paris, EHESS, 1999. http://www.theses.fr/1999EHES0045.

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Abstract (sommario):

La psychopathologie fournit aux sciences cognitives un modele de dysfonctionnement mental et permet de poser le probleme du rapport entre le mental et le cerebral. Les contraintes posees par ce modele favorisent l'hypothese dynamique du fonctionnement cerebral face a l'interpretation computationnelle classique. Cette hypothese suggere que la realisation d'un etat mental particulier est associee aune dynamique neuronale specifique. Pour la tester, nous avons evalue conjointement les caracteristiques non-lineaires de la dynamique electroencephalographique (eeg) et les caracteristiques cliniques de l'etat mental de patients souffrant de troubles de l'humeur. Une premiere experience menee sur des patients presentant un trouble bipolaire, dont l'humeur est stabilisee, a permis de montrer que seuls ceux recevant une therapie au lithium presentent des caracteristiques eeg et des strategies comportementales differentes de celles de sujets temoins. Chez des patients non traites au lithium, aucune caracteristique fonctionnelle specifique n'a ete observee. Nous montrons ainsi que les patients ne conservent pas de << memoire electrophysiologique >> des episodes pathologiques anterieurs. Une seconde serie d'experiences a permis de tester si des changements d'etats mentaux s'accompagnent de variations concomitantes de la dynamique cerebrale. Le suivi d'un patient presentant une alternance quotidienne entre un etat hypomaniaque et un etat depressif a montre que chaque etat mental est associe a des strategies comportementales et a une dynamique eeg specifique. Par ailleurs, l'etude longitudinale de la remission d'episodes de depression majeure montre une evolution concomitante des caracteristiques de la dynamique eeg et de l'humeur. L'ensemble de ces etudes etablit l'association entre une dynamique neuronale et un etat mental donne ; il temoigne de la pertinence de l'hypothese dynamique de fonctionnement du cerveau.

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David, Olivier. "Etude de l'intégration fonctionnelle cérébrale à l'aide du problème inverse en magnétoencéphalographie". Paris 11, 2002. http://www.theses.fr/2002PA112107.

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Abstract (sommario):

Le sujet de cette thèse est l'étude de l'intégration fonctionnelle cérébrale en neuroimagerie bioélectrique. L'arrière plan théorique de l'étude des interactions cérébrales est introduit et replacé dans le contexte du problème inverse en magnétoencéphalographie (MEG) et électroencéphalographie (EEG). L'objectif de cette approche est d'avancer clairement les hypothèses neurobiologiques afin de préciser les contraintes que doivent respecter les outils méthodologiques utilisés pour reconstruire l'activité cérébrale et ses modes d'interaction. Certaines méthodes de la littérature sont présentées et discutées, tant pour l'estimation des interactions fonctionnelles cérébrales que pour le problème inverse en MEG/EEG. Un cadre méthodologique complet est proposé pour l'étude de l'intégration fonctionnelle cérébrale. Celui-ci passe par l'estimation des sources significativement corrélées avec les signaux étudiés correspondant à une tâche donnée. Les statistiques utilisées à cette fin sont fondées sur la méthode des données de remplacement. A l'origine introduite pour l'étude dynamique non-linéaire, celle-ci a été adaptée au problème inverse. Ces méthodes sont évaluées sur la base de données simulées et de données réelles acquises en MEG. Les protocoles expérimentaux investigués traitent de l'estimation des représentations corticales des doigts dans le cortex somatosensoriel primaire, des réseaux synchrones engagés dans la perception visuelle d'un stimulus dynamique, en vision normale et en condition de rivalité binoculaire. Enfin, l'étude de signaux intercritiques recueillis chez des patients épileptiques permet de s'intéresser à la notion de réseau épileptogène. Les résultats obtenus mettent en évidence des interactions cortico-corticales très largement distribuées dans le cerveau. La MEG et l'EEG semblent donc être des outils relativement bien adaptés pour étudier l'intégration fonctionnelle cérébrale de façon non-invasive. Pour cette raison, nous pensons que des études semblables au travail présenté dans ce manuscrit sont amenées à se développer dans les prochaines années
This PhD work deals with the study of functional integration between distant brain areas using the inverse problem in magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG). The theoretical framework for the study of brain interactions is introduced and put in the context of the inverse problem in MEG/EEG. This approach aims at clarifying the neurobiological requirements that methodological tools must respect for an accurate estimation of cerebral activity and its modes of interaction. Some of the methods available in the literature dealing with the estimation of functional interactions and the source localisation are introduced and discussed. Besides, we propose a complete methodological framework for studying the functional integration in MEG/EEG. This needs to estimate sources significantly correlated with the measured signals during a given task. For this, the statistics we use are based on the surrogate data method. This method has been introduced to reveal non-linearities in time series and has become a very popular tool. We adapt it to the inverse problem in MEG/EEG. The developed methods are evaluated on the basis of bath simulated data and real MEG data. The investigated experimental protocols concern the estimation of cortical representations of fingers in the primary somatosensory cortex, and the estimation of synchronous networks involved during the visual perception of a dynamical stimulus (standard stimulation and binocular rivalry). Finally, the study of interictal signals measured on epileptic patients allow us to investigate the notion of epileptic network. The results of this work show the evidence of cortico-cortical interactions largely distributed in the whole brain, as neurobiological knowledge largely suggests. Thus, the MEG/EEG seems to be relatively well adapted to the non-invasive study of functional integration. For this reason, we believe that more and more studies, similar to our work, will be performed in the future

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Magro, Elsa. "Innovations en imagerie et en recherche clinique pour la prise en charge des patients porteurs d'une malformation artérioveineuse cérébrale". Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0081.

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Abstract (sommario):

Les malformations artérioveineuses (MAV) cérébrales sont une pathologie rare et hétérogène dont l’imagerie est complexe du fait de leur caractère dynamique et la prise en charge controversée notamment du fait des risques liés aux traitements proposés.La première partie de cette thèse porte sur l’imagerie des MAVs, axée sur une nouvelle technique, l’angiographie en 4 dimensions. Initialement, nous avons étudié sa faisabilité et validé cette technique en la comparant à l’angiographie cérébrale conventionnelle. Puis nous l’avons comparé à une autre modalité dynamique, l’angiographie par résonance magnétique en 4 dimensions, dans l’analyse des caractéristiques angio-architecturales des MAVs. Enfin, nous avons utilisé cette technique comme aide au planning pré et peropératoire dans la chirurgie des micro-MAVs.La seconde partie de cette thèse porte sur la prise en charge des patients porteurs d’une MAV dans le cadre d’études cliniques. Face à l’absence de consensus et aux hétérogénéités des pratiques sur la prise en charge de cette pathologie, la réflexion de ce travail a été conduite en plusieurs temps : un état des lieux basé sur une revue systématique des critiques faites à un essai randomisé sur les MAVs non rompues ; puis la conception d’une nouvelle étude pragmatique en soins courant, randomisée et intégrant le jugement clinique du praticien et de l’équipe multidisciplinaire ; l’évaluation de l’applicabilité de cette conception aux différentes pratiques via l’interrogation des praticiens par questionnaires ; la mise en place de cette étude multicentrique internationale TOBAS (Treatment of Brain Arteriovenous Malformation) ; et enfin, l’analyse des résultats de la phase pilote montrant la faisabilité de l’étude
Brain arteriovenous malformations (AVMs) are a rare and heterogeneous pathology. Imaging anAVM is complex because of their temporal dynamic feature. The management is controversial in particular due to the risks associated with the proposed treatments.The first part of this work is about imaging AVMs. We focused on a new technique, 4-Dimensional digital substraction angiography (4D DSA). Initially, we studied its feasibility and validated this technique in comparison with conventional cerebral angiography. Then we compared 4D DSA with another dynamic modality, 4-dimensional magnetic resonance angiography (4D MRA), in the analysis of angio-architectural characteristics of AVMs. Finally, we used this technique as a supplementary tool in the pre- and intraoperative planning of micro-AVM surgery.The second part deals with the management of AVMs patients in clinical studies. Given the lack of consensus, and the heterogeneity of practices in the management of this pathology, the conduct of this work was done in several stages: a systematic review and a critical analysis of a randomized trial recently published on unruptured brain AVMs; the design of a new pragmatic randomized trial incorporating the clinical judgment of the multidisciplinary team, the evaluation of the applicability of this design to the different practices using questionnaires; the implementation of this international multi-center study called TOBAS (Treatment of Brain Arteriovenous Malformation); and finally, the analysis of the pilot phase of the study

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Deneux, Thomas. "Modèles Hémodynamiques: Investigation et Application à l'Analyse en Imagerie Cérébrale". Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457464.

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Abstract (sommario):

L'enjeu de la présente thèse est de proposer de nouvelles méthodes d'analyse des données d'imagerie cérébrale acquises en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Elle s'est concentrée en particulier sur la compréhension des signaux temporels mesurés en IRMf et leur lien avec l'activité cérébrale. En effet, les variations du signal que l'on observe en IRMf sont dues à des changements de l'afflux du sang dans le cerveau et de l'oxygénation de ce sang. Ces changements sont liés à l'activité des neurones, et l'on nomme ce phénomène la réponse hémodynamique. Cette réponse hémodynamique fait l'objet d'un important effort de modélisation, de manière à mieux pouvoir interpréter les données d'IRMf. Et cette thèse contient des travaux liés à la fois à la modélisation pour elle-même, avec l'étude de certains détails des modèles hémodynamiques, et à la fois à l'utilisation de ces modèles pour l'analyse des données, avec en particulier l'analyse des données IRMf et la fusion entre des données d'IRMf et d'Electroencéphalographie (EEG). Ainsi, la première partie de la thèse est consacrée à l'utilisation de modèles hémodynamiques en IRMf. En effet, aujourd'hui, les méthodes standard d'analyse de données d'IRM fonctionnelle utilisent le Modèle Général Linéaire (GLM), qui suppose une relation linéaire entre l'activité des neurones, la réponse hémodynamique et les mesures IRMf. Nous montrons qu'il est aussi possible d'utiliser des modèles plus plausible du point de vue biologique, et éventuellement non-linéaires pour analyser les données. A la place de la régression linéaire utilisée habituellement, nous proposons une identification de modèle basées sur une minimisation d'énergie, et nous proposons d'adapter les tests de Fisher utilisés habituellement dans le cadre du GLM pour pouvoir réaliser dans le nouveau cadre la détection d'activations, le test d'hypothèses cognitives, ainsi que des comparaisons entre différents modèles. La seconde partie quant à elle est expérimentale: nous avons étudié les équations de différents modèles hémodynamiques grâce à des expérience d'Imagerie Optique chez le singe éveillé, dans le cadre d'une collaboration avec Ivo Vanzetta dans l'équipe "Dynamique de la perception visuelle et de l'action'' au CNRS Marseille. Nous nous sommes intéressés en particulier à la dynamique du flux sanguin, qui est de première importance car elle fait le lien entre les activités électriques et métaboliques et les changements du volume et de l'oxygénation du sang. Nous avons mis en évidence des aspects de la réponse hémodynamique qui ne sont pas prévus par les modèles actuels, tels qu'une non-linéarité de cette réponse du flux par rapport à l'intensité de la réponse électrique. Par ailleurs, dans le cadre de la même collaboration, nous avons conçu une méthode pour estimer la vitesse des globules rouges dans les vaisseaux sanguins filmés en Imagerie Optique, qui constitue une nouvelle technique de mesure de ce flux sanguin. Enfin, dans la troisième partie, nous avons étendu les méthodes présentées dans la première partie à l'analyse de données de modalités multiple, et en particulier, proposons une méthode pour estimer l'activité cérébrale à partir d'enregistrement simultanés en IRMf et en EEG. Cette méthode est validée sur des données synthétiques. Le présent synopsis résume les points importants de ces travaux: les objectifs, les méthodes, les conclusions et conséquences pour chaque chapitre. Nous avons également tenté d'en présenter une critique objective, en mentionnant à la fois ce qui constitue des contributions originales et les faiblesses restantes. Nous espérons que ce résumé permettra au lecteur de se repérer rapidement dans cette thèse, et de bien comprendre les relations entre ses différentes composantes.

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Motsch, Jean-François. "La dynamique temporelle du tronc cérébral : recueil, extraction et analyse optimale des potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral". Paris 12, 1987. http://www.theses.fr/1987PA120013.

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Labrecque, Lawrence. "Influence du sexe sur l'autorégulation cérébrale dynamique chez des individus actifs et en santé". Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/32549.

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Abstract (sommario):

De plus en plus de données probantes dans la littérature démontrent des différences sexuelles dans la régulation du débit sanguin cérébral (DSC), notamment dans le DSC de repos et la réactivité vasculaire cérébrale au dioxyde de carbone. De plus, très peu d’études se sont intéressées aux différences sexuelles pour l’autorégulation cérébrale (AC), un déterminant crucial qui décrit la relation entre la pression artérielle moyenne (PAM) et le DSC [souvent évalué via la vitesse moyenne du sang dans l’artère cérébrale moyenne (MCAv)]. Toutes les études qui ont évalué l’influence du sexe sur l’AC pendant un passage de la position assise à debout (StS ou des répétitions de squats) ont été faite sur des population âgées ou par la mesure de l’AC statique (i.e. comparaison de variables en état stable). De plus, la plupart des mesures qui quantifient la réponse dynamique de l’AC ne sont pas reliées entre elles et la comparaison de diverses techniques d’analyses entre les études peut entraîner des interprétations variables. De ce fait, l’utilisation d’une approche multi-métrique pourrait contribuer à améliorer notre compréhension de l’AC. Conséquemment, le but de cette étude était d’évaluer l’influence du sexe sur l’AC dynamique chez une population jeune et en santé à l’aide d’une approche utilisant différents stress et mesures (StS, analyse de la fonction de transfert des oscillations spontanées et forcées de la PAM et de la MCAv). Nous avons aussi évalué la relation entre la prévalence d’hypotension orthostatique initiale et les différentes mesures de l’AC, dans le but de déterminer si l’effet potentiel du sexe dénote un impact fonctionnel. Nos résultats ont indiqué une capacité réduite des vaisseaux cérébraux des femmes à réagir à des changements importants et rapide de la pression artérielle. Cependant, ces changements ne semblent pas suffisant pour indiquer une altération fonctionnelle du système cérébrovasculaire féminin.
Accumulating evidence supports the notion that there are sexual differences in the regulation of cerebral blood flow (CBF), notably for resting CBF and cerebrovascular reactivity to carbon dioxide. Plus, very few studies have attempted to assess sexual differences in cerebral autoregulation (CA), a crucial determinant relating mean arterial pressure (MAP) and CBF [evaluated via mean blood velocity in the middle cerebral artery [MCAv)]. All the studies examining sex influence on CA during either sit-to-stand (StS) or squat-stand maneuvers were done in older populations or by examining static CA (i.e. comparison of steady-state variables). Plus, most metrics quantifying the dynamic cerebral autoregulatory response have a limited ability to characterize each other and comparisons between studies using diverse analytical techniques can produce variable physiological interpretations. Therefore, the aim of this study was to examine the influence of sex on the dynamic cerebral autoregulatory capacity in a young and healthy population using a multiple assessment strategy and hemodynamic stressors (StS, transfer function analysis of spontaneous and forced MAP and MCAv oscillations). We also examined the degree to which dynamic cerebral autoregulatory capacity was related to the prevalence of initial orthostatic hypotension, in order to appreciate whether the potential impact of sex on dynamic cerebral autoregulatory denotes a functional outcome. Our results indicate a reduced ability of women’s cerebrovasculature to react to large and rapid changes in MAP. However, these subtle impairments did not appear sufficient enough to represent a functional impairment of the female cerebrovasculature.

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Gouy-Pailler, Cédric. "Vers une modélisation dynamique de l'activité cérébrale pour la conception d'interfaces cerveau-machines asynchrones". Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10179.

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Abstract (sommario):

Les Interfaces Cerveau-Machines (ICMs) visent à établir un moyen de communication direct entre le cerveau humain et un système électronique. Si d’importantes avancées ont d’ores et déjà été réalisées depuis une vingtaine d’années dans le domaine, les systèmes existants s’avèrent lents et fastidieux, imposant aux utilisateurs le moment auquel ils doivent envoyer leur commande (systèmes synchrones). Nos travaux se sont concentrés sur le développement de systèmes asynchrones basés sur l’électroencéphalographie (EEG) : ce n’est pas l’ordinateur qui impose le moment de réalisation de la tâche mentale mais le sujet qui a la possibilité d’envoyer sa commande lorsque qu’il le désire. Ceci impose que le système soit capable d’analyser en temps réel l’activité cérébrale du sujet et de reconnaître la tâche mentale recherchée parmi les activités cérébrales mesurées. Nos travaux proposent des méthodes pour les problématiques suivantes : 1. Permettre à l’utilisateur d’envoyer sa commande lorsqu’il le désire ; 2. Augmenter les capacités du système à reconnaître correctement une tâche mentale ; 3. Rendre le système robuste à certains changements qui peuvent s’opérer lors de l’utilisation du système, i. E. , adapter le système aux possibles changements du sujet dans la manière dont celui-ci accomplit sa tâche mentale. Les méthodes proposées utilisent de manière conjointe les caractéristiques spatiales (zones cérébrales impliquées), fréquentielles (bandes de fréquences) et temporelles (succession des activations) des tâches mentales afin de pallier le faible rapport signal sur interférences. Différents jeux de données sont utilisés afin de valider ces approches
Brain-Computer Interfaces (BCIs) aim at establishing a direct communication pathway between the human brain and an electronic device. In the past twenty years, many breakthroughs have been made in the field, but current systems remain slow and difficult to use. They indeed often constrain users to send their command at precise moments (synchronous systems). Our research work is devoted to asynchronous systems based on electroencephalography (EEG): subjects are allowed to send their commands whenever they want. This entails brain activity of the subject to be analyzed in real time to detect the task-related brain activity among the whole brain activity. Our research work focuses on three main issues raised by asynchronous BCIs: 1. To allow users to send their command whenever they want; 2. To improve the ability of the system to correctly recognize a particular mental task; 3. To increase the robustness of the system when coping with possible variations in the way the subject performs mental tasks. The proposed methods aim at jointly using the spatial (cerebral areas implied), frequential (frequency bands involved) and temporal (succession of activations) features of the different mental tasks in order to compensate the low signal to interference ratio. The approaches are evaluated and compared to state-of-the-art results using datasets from the successive BCI Competitions

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Nasr, Nathalie. "L' autorégulation dynamique de la circulation cérébrale : étude physiopathologique dans les situations à risque cérébrovasculaire". Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1469/.

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Abstract (sommario):

L'autorégulation de la circulation cérébrale est un mécanisme homéostatique qui limite les variations du débit sanguin cérébral lorsque la pression artérielle varie. Elle peut être évaluée par le modèle statique ou par le modèle dynamique. Selon le modèle statique, le débit sanguin cérébral reste constant après des variations stabilisées de la pression artérielle entre une limite basse et une limite haute. Le modèle dynamique appréhende la cinétique de l'autorégulation à partir des variations de la pression artérielle et des vitesses circulatoires cérébrales, à court terme, sur des périodes de l'ordre de 2 à 15 secondes. Il est rationnel de supposer que les perturbations de l'autorégulation dynamique peuvent entraîner une augmentation du risque d'accident vasculaire cérébral. Néanmoins, les états pathologiques associés à une altération de l'autorégulation ne sont pas bien identifiés. Nous avons étudié l'autorégulation dynamique cérébrale dans trois maladies associées à une augmentation du risque d'AVC: syndrome d'apnée obstructive du sommeil, diabète de type 1 et athérome carotidien. L'autorégulation dynamique cérébrale a été quantifiée à partir des fluctuations spontanées de la pression artérielle et des vitesses circulatoires cérébrales grâce à un logiciel ad hoc qui permet de corréler les variations de ces deux paramètres dans le domaine temporel. Nous avons trouvé une nette altération de l'autorégulation dynamique cérébrale dans les trois situations pathologiques étudiées. Dans le syndrome d'apnée obstructive du sommeil, l'effet rémanent de l'hypercapnie nocturne est la cause probable de l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale à l'état de veille, car celle-ci est positivement corrélée à l'index d'apnées-hypopnées. Dans le diabète de type 1, l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale est corrélée à la sévérité de la dysautonomie. Dans l'athérome carotidien, l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale est inversement corrélée à la diminution de la sensibilité du baroréflexe artériel. Les résultats que nous avons obtenus dans le diabète de type 1 et dans les sténoses et occlusions athéromateuses de la carotide sont en faveur du possible rôle causal d'une diminution du tonus sympathique dans l'altération de l'autorégulation dynamique cérébrale. Notre recherche montre que l'autorégulation dynamique cérébrale est altérée dans des situations pathologiques diverses qui ont en commun d'être associées à une majoration du risque vasculaire cérébral. Dans les trois états pathologiques étudiés il existe des anomalies associées susceptibles d'expliquer une diminution du tonus artériel cérébral et, par conséquent de l'autorégulation dynamique. Des études complémentaires sont nécessaires pour évaluer l'impact des perturbations de l'autorégulation cérébrale dynamique sur le risque d'accident vasculaire cérébral
Autoregulation of cerebral blood flow is a homeostatic mechanism which limits the variations of cerebral blood flow when the arterial blood pressure (ABP) changes. The so-called static autoregulation refers to stability of cerebral blood flow when ABP is increased or reduced in a steady fashion on prolonged periods of time. The dynamic approach of cerebral autoregulation is based on the analysis of the rapid adaptive response of cerebral arteries to acute changes in ABP to restore cerebral blood flow to baseline. We assessed dynamic cerebral autoregulation (DCA) in three situations associated with an increased risk of cerebral ischemia: obstructive sleep apnea syndrome, Type 1 diabetes with cardiovascular autonomic neuropathy, and stenosis and occlusions of the cervical carotid artery due to atherosclerosis. DCA was assessed from slow changes in mean cerebral blood flow velocity and mean ABP which were analysed over time using a custom-made validated algorithm. We found a significant impairment of DCA in the three pathological situations that we addressed. In obstructive sleep apnea syndrome, DCA impairment was probably caused by the residual impact of hypercapnia because it correlated to the apnea-hypopnea index. In type 1 diabetes, DCA impairment correlated to the severity of cardiovascular autonomic neuropathy. In atherosclerotic stenosis and occlusions of the cervical carotid artery, DCA impairment inversely correlated to baroreflex sensitivity. In type 1 diabetes with cardiovascular autonomic neuropathy and in carotid atherosclerosis, our results suggest that sympathetic activity enhances DCA. Our research shows that the pathological situations and pathways that can alter DCA are numerous. The physiopathological changes associated with these medical situations can explain a reduction in cerebral vasomotor tone which is responsible for DCA impairment. Further studies are needed to assess the impact of DCA impairment on stroke risk

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Sockeel, Stéphane. "Détection de réseaux et étude de la dynamique des connectivités fonctionnelles cérébrales en EEG couplée avec l'IRMf". Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066598.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse était de répondre aux deux problématiques suivantes : est-il possible de détecter des réseaux fonctionnels en électroencéphalographie (EEG) ? Que peut apporter l'EEG dans l'étude des dynamiques de connectivité ? Nous avons proposé une méthode originale, propre à l'EEG pour détecter des réseaux fonctionnels sous l'hypothèse communément admise que la puissance du signal EEG et le signal BOLD de l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) sont corrélés. L'originalité principale de cette méthode est l'utilisation d'une analyse en composantes indépendantes spatialement (ACIs). Cette méthode se décompose en six principales étapes : prétraitement de l'EEG, localisation des sources, calcul des puissances dans 5 bandes de fréquences, ACIs sur chaque sujet, étude de groupe, régression sur l'IRMf. Les points forts de la méthode sont une approche non supervisée, une analyse individuelle couplée à une étude de groupe, une analyse multifréquentielle dans la détection des réseaux. Cette méthode a été validée par comparaison avec l'IRMf lors d'une étude sur une population de sujet sain, au repos et durant des tâches motrices et visuelles. Les réseaux liés à ces tâches détectés en EEG et en IRMf se recouvrent : l'EEG et l'IRMf colportent une information similaire de réseaux fonctionnels. La dynamique des connectivités au sein des réseaux extraits a été étudiée via plusieurs mesures de connectivités. La précision temporelle de l'EEG permet d’évaluer finement les liens et le flux d'information entre les régions, notamment de manière fréquentielle. Cette étude fait apparaître quelques résultats intéressants, notamment la détection d'une trace mnésique
The main goal of this work is answering this two questions: could electroencephalography (EEG) detect large-scale functional networks? What contribution could bring EEG in the study of dynamics of connectivity? We have developed an original method specifically for EEG to detect large-scale functional networks in the brain. We first assume that BOLD signal in fMRI is correlated with the power of EEG signal and then, we applied a spatial Independent Components Analysis (sICA). Our method can be divided in six steps : preprocessing of EEG data, sources localization, power computation in five frequency bands, sICA for each subject, hierarchical clustering (group analysis), stepwise regression with fMRI templates. The main advantages in regards of the other classic methods (seed-based methods, atlas, …) are: a fully data-driven method, use of individual sICA and a group analysis, multifrequency analysis. We validated our method with a comparison with a fMRI study on healthy subjects during resting states and visual tasks. The networks detected with EEG and fMRI overlap. Then, we have studied the dynamics of connectivity inside the extracted EEG networks using three connectivity measures. The temporal precision of EEG can evaluate connection and information flow between this regions and give us acces to a frequency scale similar to that of brain's rythmes. This study has provided some interesting and promising results, for example a memory trace after a visual task in the visual network

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Baillet, Héloïse. "Approche dynamique de l'utilisation d'un cheval mécanique au service de la rééducation posturale de patients cérébrolésés". Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR078/document.

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Abstract (sommario):

La thèse présentée a pour objectif d’analyser dans le cadre de l’approche dynamique du contrôle moteur la coordination motrice de participants sains et cérébrolésés évoluant sur un nouvel outil de rééducation, le cheval mécanique. L’analyse de ces coordinations spontanément adoptées par les individus sur ce cheval, ou modifiées suite à l’apprentissage d’une nouvelle coordination grâce à l’ajout d’un biofeedback visuel en temps réel, conduit à participer à (i) déterminer l’utilité du biofeedback dans ce type de tâche et (ii) à évaluer l’intérêt d’un protocole de 24 séances prescrites par nos soins et réalisées sur cet outil. L’objectif final est alors de participer à l’élaboration d’un protocole de rééducation posturale pour une population de patients cérébrolésés. La première étude a permis de mettre en avant le rôle joué par l’expertise dans l’évolution des coordinations posturales des individus sur le cheval mécanique amenant les cavalières expertes vers une coordination posturale plus adaptée (i.e. maintien des patterns en phase et en antiphase), en comparaison aux novices. Par ces analyses, la coordination tronc/cheval mesurée en antiphase, a été mise en lumière, correspondant ainsi à la coordination retrouvée dans l’activité équestre réelle. Par ailleurs, la mise en place d’une méthode d’apprentissage (étude 2) a permis de modifier le comportement postural des individus après seulement 3 séances, selon les conditions d’apprentissage prescrites. La fréquence d’oscillation du cheval avait un impact important sur la coordination des participants, qui adoptaient une coordination en antiphase (fort attracteur) lorsque la contrainte environnementale était élevée. Toutefois, ces observations n’ont pas permis de démontrer le réel intérêt de l’ajout d’un biofeedback visuel dans l’apprentissage d’une nouvelle coordination posturale chez des sujets sains. Enfin, la troisième étude réalisée chez des patients cérébrolésés a montré l’intérêt de cette nouvelle méthode de rééducation sur la coordination posturale de ces patients. Après 24 séances, leur coordination était différente de celle du groupe témoin, permettant de mettre en avant leur capacité à s’adapter aux contraintes et à développer des modes de coordinations posturales spécifiques (tronc/cheval en antiphase) à l’activité afin d’optimiser au mieux leur posture
Rooted in the dynamical system approach of motor control, the aim of this thesis is to analyze the motor coordination of healthy and brain-damaged participants oscillating on a new rehabilitation tool: the mechanical horse. The analysis of spontaneous coordination exhibited by individuals on this horse and the learned coordination adopted after a learning phase provided by the addition of a visual biofeedback allowed (i) to determine the usefulness of biofeedback in learning an oscillating task and (ii) to evaluate the interest of a 24 sessions rehabilitation protocol performed using the mechanical horse. The final goal is to participate to the development of a postural rehabilitation protocol for a population of brain-damaged patients. The first study allowed to highlight the role of expertise in the dynamics of the postural coordination on the mechanical horse bringing the expert riders towards a more adapted postural coordination (i.e. maintaining in phase and antiphase patterns). Through this first analysis, the spontaneous trunk/horse coordination was highlighted as antiphase, corresponding to the coordination found in real equestrian activity. Furthermore, the implementation of a learning method (study 2) allowed to modify the postural behavior of novice riders after only 3 sessions. The oscillation frequency had a significant impact on the coordination of participants who fell in an antiphase coordination (strong attractor) when the environmental constraint was high. However concerning those novice but healthy participants, this experiment did not demonstrate the real value of an additional video feedback during learning of a new postural coordination. Finally, the third study performed in brain-damaged patients showed the interest of this new rehabilitation method on the postural coordination of these patients. After 24 sessions, their coordination was different from the one of the control group, allowing to highlight their ability to adapt of constraints and to develop specific modes of postural coordination (trunk/horse antiphase) in order to optimize their posture

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Eliat, Pierre-Antoine. "Analyse de texture et relaxométrie dynamique pour la caractérisation tissulaire en IRM : applications aux tumeurs mammaires et cérébrales". Rennes 1, 2002. http://www.theses.fr/2002REN1B066.

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Abstract (sommario):

De l'imagerie morphologique vers l'imagerie fonctionnelle : disposer d'informations histologiques, physiologiques ou biochimiques pour le diagnostic, le pronostic ou le suivi thérapeutique. Objectif : utiliser deux approches de caractérisation tissulaire en IRM et approche dynamique (relaxométrie dynamique). Analyse de texture dans un modèle de métastases hépatiques de cancer coliques chez le rat : l'analyse de texture montre des différences entre tumeurs des rats traités et celles des rats non traités. L'application de la relaxométrie dynamique pour la caractérisation des tumeurs mammaires a montré qu'une approche quantitative avec une méthode de calcul du T1 fiable et rapide était un avantage dans le cadre de protocoles multicentriques et donc un pas intéressant vers une intégration de ce type de technique en routine clinique pour l'aide au diagnostic. En conservant une sensibilité élevée, la spécificité a été augmentée. L'étude sur les tumeurs cérébrales montre que la relaxométrie dynamique et l'analyse de texture sont des outils complémentaires permettant, sur les données dont nous disposions, de distinguer les tumeurs de grade IV des tumeurs de grade inférieur. La réalisation de cartographies des paramètres permet de conserver au mieux les informations sur l'hétérogénéité intratumorale.

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Drapeau, Audrey. "Influence de 6 semaines d'entraînement par intervalles à haute intensité sur l'autorégulation cérébrale dynamique d'hommes entraînés en endurance". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/36447.

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Abstract (sommario):

Des études transversales récentes ont révélé qu’une fonction cardiorespiratoire (FCR) élevée était associée à une détérioration de l’autorégulation cérébrale dynamique (ACd); capacité intrinsèque des vaisseaux cérébraux à moduler leur résistance en réponse à des changements rapides et abrupts de la pression sanguine afin de maintenir le débit sanguin cérébral (DSC). Jusqu’à présent, peu d’études ont observé les effets longitudinaux de l’entraînement sur le DSC et l’ACd. Celles qui l’ont fait, ont étudié des sédentaires jeunes et âgés ou ayant des conditions cliniques qui ont eu des effets bénéfiques sur la santé cardiorespiratoire et cérébrovasculaire suite à l’entraînement. Cependant, l’étendue possible de l’amélioration de la FCR chez des individus déjà entraînés en endurance est inconnue. Pour améliorer leur FCR, ils ont souvent recours aux entraînements par intervalles à haute intensité soit infra-maximal ou supra-maximal. Par contre, l’influence de l’intensité des entraînements sur le DSC ou sur l’ACd n’a jamais été étudiée. La présente étude a caractérisé l’hémodynamie cérébrale de repos ainsi que l’ACd en réponse à des oscillations forcées de la pression sanguine induites par des manoeuvres de squats répétés, suite à 6 semaines de HIIT chez des hommes entraînés en endurance. Nous avons aussi examiné si les changements potentiels seraient dépendants de l’intensité de l’entraînement. Nos résultats indiquent qu’indépendamment de l’intensité, le DSC de repos demeure inchangé suite à l’entraînement malgré une amélioration significative de la FCR. De plus, les vaisseaux cérébraux d’hommes entraînés en endurance maintiennent leur capacité à tamponner les oscillations lentes et abruptes de la pression artérielle forcées à 0,05 Hz. Par contre, lorsque les oscillations sont forcées à un rythme plus rapide, 0,10 Hz, la phase est diminuée tel qu’estimé par l’analyse de la fonction de transfert. Ces résultats suggèrent que 6 semaines de HIIT sont bénéfiques pour la FCR mais détériorent l’ACd d’hommes entraînés en endurance.
Recent cross-sectional evidence revealed that an elevated cardiorespiratory fitness (CRF) is associated with an impaired dynamic cerebral autoregulation (dCA); ability of the cerebrovasculature to alter its resistance in response to abrupt and rapid changes in blood pressure to maintain cerebral blood flow (CBF). Very few studies have attempted to assess longitudinally how resting CBF and dCA react to training. The ones that did, observed that sedentary young and elderly or clinical populations had beneficial effects of training on cardiorespiratory and cerebrovascular health. The extend at which improving CRF in already cardiofit individuals remains unknown. When seeking CRF improvement, they often resort to high-intensity interval training (HIIT) either submaximal or supramaximal. The literature related to the influence of intensity training per se on the cerebral hemodynamics is limited. The present study characterized CBF at rest and dCA using forced oscillations of blood pressure induced by the repeated squat-stand maneuver following 6 weeks of HIIT in endurance-trained men. We also examined if the potential changes would be intensity-dependant. Our results indicate that independently of intensity, CBF at rest remained unchanged following training even in the face of a significantly improved CRF. Furthermore, the cerebrovasculature of endurance-trained men retained the ability to counteract slow and abrupt changes during forced oscillations of BP at 0.05 Hz. However, when the forced oscillations are more rapid, at 0.10 Hz, there is a decrease in phase shift as estimated by transfer function analysis. Taken together, HIIT training over a period of 6 week is beneficial for CRF but deteriorates dCA of endurance-trained me.

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Cosmelli, Diego. "Des montagnes et des vallées : Perception consciente et structure dynamique de l'intégration cérébrale chez l'être humain dans l'expérience de rivalité binoculaire". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2004. http://www.theses.fr/2004EPXX0006.

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Lefèvre, Julien. "Méthodes et modèles pour la caractérisation de la dynamique spatiotemporelle cérébrale : application à l'imagerie électromagnétique par magnéto et électroencéphalographie". Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112179.

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Abstract (sommario):

L'objet de ce travail est de proposer de nouveaux outils mathématiques visant à mieux comprendre et analyser les processus dynamiques du cerveau en action, observés via une modalité d'imagerie à haute résolution temporelle comme la magnétoencéphalographie (MEG) ou l'électroencéphalographie CEEG). Dan~ un premier temps, le cadre du travail est resitué dans le contexte des neurosciences computationnelles. Quelques modèles physiologiques sont discutés de même Que certaines méthodes dédiées à l'imagerie fonctionnelle à haute résolution temporelle. Dans une seconde partie nous proposons un cadre théorique nouveau pour étudier l'évolution de séquences d'activités cérébrales. Nous généralisons la notion de flot optique, classique en traitement d'images, dont le domaine d'étude est étendu à n'importe Quelle surface de l'espace euclidien de dimension 3 via une méthode variationnelle. Pour tester la validité d'une hypothèse de "flot cortical", nous mettons également en place des techniques d'advection Qui simulent des phénomènes de propagation. Dans la dernière partie, nous appliquons les méthodes précédentes à des données MEG issues d'une tâche matrice ou de stimulations visuelles. Nous montrons Que le flot cortical permet de détecter différents épisodes temporels correspondant à des états "stables" ou "transitoires" et Qu'il offre en outre une valeur directionnelle sur la façon dont le cerveau traite l'information neuronale. La Question de l'existence de propagations de proche en proche au sein du substrat cortical est également discutée
This work aims at offering new mathematical tools in order to better understand and analyse the dynamical processes of the brain in action, as observed through imaging techniques with high temporal resolution such as magnetoencephalography (MEG) or electroencephalography (EEG). First we replace our work in the context of the computational neurosciences. We present some physiological models and sorne methods dedicated to the functional imagery with high temporal resolution. Secondly we propose a theoretical framework in order to study the evolution of brain activations sequences. We generalize a classical tool in image processing -the optical flow - whose study domain is extended to any surface of the Euclidian space of dimension 3 thanks to a variational method. We test the physiological validity of a "cortical flow" with advection techniques which simulate propagation phenomena. Ln the last part, we apply the previous methods to MEG data corning frorn a motor task and visual stimulations. We show that the cortical flow allows detecting several temporal periods corresponding to stable or transitory states. Besides it offers a directional measure that can explain how brain processes neural information. We discuss also the possibility of measuring horizontal propagation in the cortex with MEG

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Riès, Stéphanie. "Dynamique cérébrale du contrôle cognitif dans la production du langage : cas des processus de sélection lexicale et de supervision". Aix-Marseille 1, 2010. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2010AIX11026.pdf.

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Abstract (sommario):

Parler est un acte volontaire et est, en tant que tel, régi par des processus de contrôle cognitif. Malgré l'existence de bases cérébrales en partie communes entre le langage et les autres actions, le langage a longtemps été considéré isolément du reste du système cognitif. L'existence de mécanismes de contrôle communs n'a guère été étudié. Notre approche a été de clarifier ce point en contribuant à la caractérisation de la dynamique cérébrale, mal connue, des processus de sélection lexicale et de supervision de la production du langage. Nous avons développé une méthodologie permettant l'étude de ces processus en électro-encéphalographie et -myographie chez le sujet sain. Nous avons notamment réussi à réduire la pollution du signal EEG par l'activité EMG des articulateurs. Après amélioration de la résolution spatiale du signal EEG, nous avons mis en évidence une séquence d'activités cérébrales, des entrées visuelles à la production de la parole. Nous avons étudié le rôle de ces activités dans deux études centrées sur les processus de contrôle d'intérêt. Une activité frontale gauche atteignant son maximum au moment du début de l'exécution de la réponse a été plus spécifiquement associée au contrôle de la sélection lexicale. Différentes activités fronto-médiales atteignant leur maximum avant et après la réponse vocale ont, elles, été associées à des processus de sélection et de supervision de la réponse communs au langage et aux autres actions. Nos résultats remettent en cause la spécificité des processus de contrôle cognitif dans la production du langage et suggèrent que ceux-ci sont au moins en partie partagés avec les processus de contrôle cognitif non-langagiers
To speak is a deliberate action, and is therefore under cognitive control. Partly overlapping brain regions have been associated to linguistic and non-linguistic cognitive control mechanisms. However, language has generally been considered in isolation from other cognitive functions. The existence of common control mechanisms has hardly been studied. Our approach was to clarify this point by contributing to the characterization of the largely unknown brain dynamics of lexical selection and speech monitoring. We developed a methodology enabling to study these processes using electro-encephalography and -myography in healthy speakers. Importantly, we were able to successfully reduce articulation-related EMG artifacts in the EEG signal. After enhancing the spatial resolution of the EEG signal, we identified a spatio-temporal sequence of activities from visual inputs to speech output. We then investigated the role of these activities in 2 studies focused on the control mechanisms of interest. A left frontal activity reaching its maximum at the beginning of response execution was specifically associated to lexical selection. By contrast, a set of fronto-medial activities reaching their maximum before and after the response were associated to domain-general selection and monitoring mechanisms. Our results lead to reconsider the specificity of cognitive control mechanisms involved in language production. They suggest at least part of these mechanisms are common to language and non-linguistic actions

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Gueguen, Maëlle. "Dynamique intracérébrale de l'apprentissage par renforcement chez l'humain". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS042/document.

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Abstract (sommario):

Chaque jour, nous prenons des décisions impliquant de choisir les options qui nous semblent les plus avantageuses, en nous basant sur nos expériences passées. Toutefois, les mécanismes et les bases neurales de l’apprentissage par renforcement restent débattus. D’une part, certains travaux suggèrent l’existence de deux systèmes opposés impliquant des aires cérébrales corticales et sous-corticales distinctes lorsque l’on apprend par la carotte ou par le bâton. D’autres part, des études ont montré une ségrégation au sein même de ces régions cérébrales ou entre des neurones traitant l’apprentissage par récompenses et celui par évitement des punitions. Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique cérébrale de l’apprentissage par renforcement chez l’homme. Pour ce faire, nous avons utilisé des enregistrements intracérébraux réalisés chez des patients épileptiques pharmaco-résistants pendant qu’ils réalisaient une tâche d’apprentissage probabiliste. Dans les deux premières études, nous avons d’investigué la dynamique de l’encodage des signaux de renforcement, et en particulier à celui des erreurs de prédiction des récompenses et des punitions. L’enregistrement de potentiels de champs locaux dans le cortex a mis en évidence le rôle central de l’activité à haute-fréquence gamma (50-150Hz). Les résultats suggèrent que le cortex préfrontal ventro-médian est impliqué dans l’encodage des erreurs de prédiction des récompenses alors que pour l’insula antérieure, le cortex préfrontal dorsolatéral sont impliqués dans l’encodage des erreurs de prédiction des punitions. De plus, l’activité neurale de l’insula antérieure permet de prédire la performance des patients lors de l’apprentissage. Ces résultats sont cohérents avec l’existence d’une dissociation au niveau cortical pour le traitement des renforcements appétitifs et aversifs lors de la prise de décision. La seconde étude a permis d’étudier l’implication de deux noyaux limbiques du thalamus au cours du même protocole cognitif. L’enregistrement de potentiels de champs locaux a mis en évidence le rôle des activités basse fréquence thêta dans la détection des renforcements, en particulier dans leur dimension aversive. Dans une troisième étude, nous avons testé l’influence du risque sur l’apprentissage par renforcement. Nous rapportons une aversion spécifique au risque lors de l’apprentissage par évitement des punitions ainsi qu’une diminution du temps de réaction lors de choix risqués permettant l’obtention de récompenses. Cela laisse supposer un comportement global tendant vers une aversion au risque lors de l’apprentissage par évitement des punitions et au contraire une attirance pour le risque lors de l’apprentissage par récompenses, suggérant que les mécanismes d’encodage du risque et de la valence pourraient être indépendants. L’amélioration de la compréhension des mécanismes cérébraux sous-tendant la prise de décision est importante, à la fois pour mieux comprendre les déficits motivationnels caractérisant plusieurs pathologies neuropsychiatriques, mais aussi pour mieux comprendre les biais décisionnels que nous pouvons exhiber
We make decisions every waking day of our life. Facing our options, we tend to pick the most likely to get our expected outcome. Taking into account our past experiences and their outcome is mandatory to identify the best option. This cognitive process is called reinforcement learning. To date, the underlying neural mechanisms are debated. Despite a consensus on the role of dopaminergic neurons in reward processing, several hypotheses on the neural bases of reinforcement learning coexist: either two distinct opposite systems covering cortical and subcortical areas, or a segregation of neurons within brain regions to process reward-based and punishment-avoidance learning.This PhD work aimed to identify the brain dynamics of human reinforcement learning. To unravel the neural mechanisms involved, we used intracerebral recordings in refractory epileptic patients during a probabilistic learning task. In the first study, we used a computational model to tackle the brain dynamics of reinforcement signal encoding, especially the encoding of reward and punishment prediction errors. Local field potentials exhibited the central role of high frequency gamma activity (50-150Hz) in these encodings. We report a role of the ventromedial prefrontal cortex in reward prediction error encoding while the anterior insula and the dorsolateral prefrontal cortex encoded punishment prediction errors. In addition, the magnitude of the neural response in the insula predicted behavioral learning and trial-to-trial behavioral adaptations. These results are consistent with the existence of two distinct opposite cortical systems processing reward and punishments during reinforcement learning. In a second study, we recorded the neural activity of the anterior and dorsomedial nuclei of the thalamus during the same cognitive task. Local field potentials recordings highlighted the role of low frequency theta activity in punishment processing, supporting an implication of these nuclei during punishment-avoidance learning. In a third behavioral study, we investigated the influence of risk on reinforcement learning. We observed a risk-aversion during punishment-avoidance, affecting the performance, as well as a risk-seeking behavior during reward-seeking, revealed by an increased reaction time towards appetitive risky choices. Taken together, these results suggest we are risk-seeking when we have something to gain and risk-averse when we have something to lose, in contrast to the prediction of the prospect theory.Improving our common knowledge of the brain dynamics of human reinforcement learning could improve the understanding of cognitive deficits of neurological patients, but also the decision bias all human beings can exhibit

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Desestret, Virginie. "Dynamique et rôle de la réponse phagocytaire post-ischémique précoce dans des modèles murins d’ischémie cérébrale : évaluation histopathologique et IRM". Thesis, Lyon 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO10214.

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Abstract (sommario):

La réaction inflammatoire post-ischémique est dominée par les cellules mononuclées phagocytaires : la microglie, cellules immunocompétentes du parenchyme cérébral, et les macrophages dérivant du sang et infiltrant le tissu cérébral lésé. L’imagerie cellulaire par IRM avec injection de nanoparticules superparamagnétiques d’oxydes de fer (USPIO) a contribué à la description dynamique de cette infiltration macrophagique tardive. Cependant, la séquence spatio-temporelle de l’activation microgliale et du recrutement macrophagique, intriqués avec des altérations de la barrière hématoencéphalique au cours des premières heures post-ischémie, reste mal élucidée. Nous avons tenté de mieux comprendre la relation entre les signaux IRM après injection d’USPIO et la réaction phagocytaire aux temps précoces post-ischémie dans un modèle d’accident vasculaire cérébral chez la souris. Nos résultats suggèrent que les modifications précoces de signal après injection d’USPIO reflètent principalement des mécanismes non spécifiques d’entrée des particules dans le tissu lésé. Pour étudier les interactions entre les cellules neurales et les macrophages périphériques au cours de la réaction inflammatoire post-ischémique précoce, nous avons développé un modèle in vivo d’ischémie globale chez la souris et un modèle in vitro d’hypoxie sur cultures organotypiques d’hippocampe. Ce dernier modèle nous a permis d’analyser les effets de co-cultures macrophagiques sur la survie des cellules neurales au sein du parenchyme cérébral ischémié et d’analyser les profils d’expressions cytokiniques impliqués dans ces interactions à médiation humorale. Nous avons observé un effet neuroprotecteur sur la perte neurale post-hypoxique des co-cultures macrophagiques. Cet effet à médiation humorale est associé à un profil d’activation macrophagique de type alternatif (M2)
Clinical outcome in cerebral ischemia may be influenced by innate immune cells of myeloid lineage : central nervous system (CNS)-infiltrating peripheral macrophages and CNS-resident microglia. Noninvasive monitoring of these cells may improve the understanding of postischemic inflammation. Accumulation of Ultrasmall Superparamagnetic Particles of Iron Oxide (USPIO) has been observed in infarcted areas at the subacute stage of experimental stroke. However, the exact route of USPIO uptake and early brain distribution remain elusive, hampering the interpretation of USPIO-relatedsignals. Therefore, we compared MRI signal changes after intravenous USPIO injection with the histological distribution of iron particles and macrophagic cells 6 to 24 hours after permanent middle cerebral artery occlusion in mice. Our results suggest that in this model, early USPIO-related MR signal changes are mainly related to passive diffusion of free USPIO through a damaged blood-brain barrier and to intravascular trapping rather than peripheral phagocyte infiltration. To understand the complex interactions between microglia, hypoxic neurons and CNS-infiltrating macrophages, we setup an in vitro model where primary macrophages were co-cultured with hippocampal slices submitted to hypoxia and glucose deprivation (OGD). Our results indicate that under these experimental conditions, cultured macrophages engage in a M2 activation pattern and afford partial protection from OGD-induced neuronal loss through paracrine mechanisms. We also conclude that microglia is susceptible to hypoxia-induced cell death in vitro and in vivo

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Louis, Caroline. "Rôle dynamique de la sérotonine et de la dopamine cérébrales chez le rat soumis à des situations d'anxiété : étude par microdialyse in vivo". Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA11T007.

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Abstract (sommario):

La sérotonine (5-HT) cérébrale semble être impliquée dans les comportements anxieux et la dopamine (DA) dans les réponses au stress. La technique de microdialyse intracérébrale a été utilisée afin de suivre les variations des taux extracellulaires de 5-HT (5-HText) ou de DA (DAext), chez le rat soumis à des situations sensibles à l'action des benzodiazépines (BZDs). Deux procédures de conflit en conditionnement opérant ainsi qu'un test de néophobie ont été validés. Les taux de DAext et de 5-HText corticales, ainsi que ceux de 5-HText hippocampique restent stables pendant la période punie d'un conflit aigu et ne sont pas modifiés par le diazépam, qui lève le blocage comportemental. La buspirone n'a pas d'effet anticonflit et ne modifie pas les taux de 5-HText hippocampique. Les taux de DAext corticale augmentent pendant le test de l'open field et plus modestement pendant la consommation alimentaire. Les systèmes dopaminergiques mésocorticaux et sérotoninergique mésocorticolimbique ne constituent donc pas une étape essentielle de l'action anxiolytique des BZDs telle qu'elle est appréciée dans les modèles de conflit. Les taux de 5-HText striatale augmentent au cours du test de l'open field ainsi que pendant la période punie de la procédure de conflit chez un sous-groupe de rats répondeurs lents. Effets comportementaux et neurochimiques sont antagonisés par le diazépam. Les taux de 5-HText ne sont pas modifiés chez les rats répondeurs rapides ou qui reçoivent des chocs non contingents. Des expériences de lésion suggèrent que les afférences 5-HT au striatum ne sont pas les seules responsables du blocage comportemental induit par la punition et qu'elles sont impliquées dans l'adaptation du rat au rythme lent de récompense. L'activité anticonflit des BZDs pourrait être en partie sous-tendue pa une réduction de la transmission 5-HT dans les structures motrices, en accord avec les données cliniques soulignant le rôle de la 5-HT dans le contrôle de l'impulsivité
Serotonin (5-HT) is thought to be involved in anxiety-related disorders, and dopamine (DA) in response to stress. Using an intracerebral microdialysis technique, variations of extracellular 5-HT (5-HText) or DA (DAext) levels were studied in rats subjected to benzodiazepine-sensitive paradigms. Two operant conflict procedures and a test of neophobia have been validated. Cortical DAext and 5-HText levels, and hippocampal 5-HText levels were modified neither during the punished period of conflict procedures, nor in rats given diazepam, at a dose which induced an anxiolytic-like release of punished responding. Buspirone had no effect on behavioral blockade and did not modify hippocampal 5-HText levels. A modest increase in cortical DAext was observed during food eating and in the open field test of neophobia. Thus, mesocortical DA and mesocorticolimbic 5-HT systems seem not to play a pivotal role in the anxiolytic effect of benzodiazepines, at least as it is approached in conflict procedures. In the striatum, 5-HText levels increased during the open field test and during the punished period of the operant conflict procedure in a subgroup of rats classified as ‘low responders’. Both biochemical and behavioral modifications were counteracted by diazepam. Striatal 5-HText levels did not change in 'high responder' rats or in rats given non contingent footshocks. 5,7-DHT lesion studies suggested that the 5-HT fibers afferent to the striatum are not solely responsible for the punishment-induced behavioral blockade. However these fibers are clearly involved in the adaptation of the animals to low rhythm of reward. The anticonflict activity of benzodiazepines might therefore be attributed to a reduction in 5-HT transmission in motor structures, in keeping with clinical data suggesting an important role of 5-HT in the control of impulsive-related behaviour

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Detorakis, Georgios. "Plasticité corticale, champs neuronaux dynamiques et auto-organisation". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0140.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ce travail est de modéliser la formation, la maintenance et la réorganisation des cartes corticales somesthésiques en utilisant la théorie des champs neuronaux dynamiques. Un champ de neurones dynamique est une équation intégro-différentiel qui peut être utilisée pour décrire l'activité d'une surface corticale. Un tel champ a été utilisé pour modéliser une partie des aires 3b de la région du cortex somatosensoriel primaire et un modèle de peau a été conçu afin de fournir les entrées au modèle cortical. D'un point de vue computationel, ce modèle s'inscrit dans une démarche de calculs distribués, numériques et adaptatifs. Ce modèle s'avère en particulier capable d'expliquer la formation initiale des cartes mais aussi de rendre compte de leurs réorganisations en présence de lésions corticales ou de privation sensorielle, l'équilibre entre excitation et inhibition jouant un rôle crucial. De plus, le modèle est en adéquation avec les données neurophysiologiques de la région 3b et se trouve être capable de rendre compte de nombreux résultats expérimentaux. Enfin, il semble que l'attention joue un rôle clé dans l'organisation des champs récepteurs du cortex somato-sensoriel. Nous proposons donc, au travers de ce travail, une définition de l'attention somato-sensorielle ainsi qu'une explication de son influence sur l'organisation des cartes au travers d'un certain nombre de résultats expérimentaux. En modifiant les gains des connexions latérales, il est possible de contrôler la forme de la solution du champ, conduisant à des modifications importantes de l'étendue des champs récepteurs. Cela conduit au final au développement de zones finement cartographiées conduisant à de meilleures performances haptiques
The aim of the present work is the modeling of the formation, maintenance and reorganization of somatosensory cortical maps using the theory of dynamic neural fields. A dynamic neural field is a partial integro-differential equation that is used to model the cortical activity of a part of the cortex. Such a neural field is used in this work in order to model a part of the area 3b of the primary somatosensory cortex. In addition a skin model is used in order to provide input to the cortical model. From a computational point of view the model is able to perform distributed, numerical and adaptive computations. The model is able to explain the formation of topographic maps and their reorganization in the presence of a cortical lesion or a sensory deprivation, where balance between excitation and inhibition plays a crucial role. In addition, the model is consistent with neurophysiological data of area 3b. Finally, it has been shown that attention plays a key role in the organization of receptive fields of neurons of the somatosensory cortex. Therefore, in this work has been proposed a definition of somatosensory attention and a potential explanation of its influence on somatotopic organization through a number of experimental results. By changing the gains of lateral connections, it is possible to control the shape of the solution of the neural field. This leads to significant alterations of receptive fields sizes, resulting to a better performance during the execution of demanding haptic tasks

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Labatut, Vincent. "Réseaux causaux probabilistes à grande échelle : un nouveau formalisme pour la modélisation du traitement de l'information cérébrale". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005190.

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Abstract (sommario):

La compréhension du fonctionnement cérébral passe par l'étude des relations entre les structures cérébrales et les fonctions cognitives qu'elles implémentent. Les études en activation, qui permettent d'obtenir, grâce aux techniques de neuroimagerie fonctionnelle, des données sur l'activité cérébrale pendant l'accomplissement d'une tâche cognitive, visent à étudier ces liens. Ces études, ainsi que de nombreux travaux chez l'animal, suggèrent que le support neurologique des fonctions cognitives est constitué de réseaux à grande échelle d'aires corticales et de régions sous-corticales interconnectées. Cependant, la mise en correspondance simple entre réseaux activés et tâche accomplie est insuffisante pour comprendre comment l'activation découle du traitement de l'information par le cerveau. De plus, le traitement cérébral est très complexe, et les mesures fournies par la neuroimagerie sont incomplètes, indirectes, et de natures différentes, ce qui complique grandement l'interprétation des données obtenues. Un outil de modélisation explicite des mécanismes de traitement et de propagation de l'information cérébrale dans les réseaux à grande échelle est nécessaire pour palier ces défauts et permettre l'interprétation des mesures de l'activité cérébrale en termes de traitement de l'information. Nous proposons ici un formalisme original répondant à ces objectifs et aux contraintes imposées par le système à modéliser, le cerveau. Il est basé sur une approche graphique causale et probabiliste, les réseaux bayésiens dynamiques, et sur une représentation duale de l'information. Nous considérons le cerveau comme un ensemble de régions fonctionnelles anatomiquement interconnectées, chaque région étant un centre de traitement de l'information qui peut être modélisé par un noeud du réseau bayésien. L'information manipulée dans le formalisme au niveau d'un noeud est l'abstraction du signal généré par l'activité de la population neuronale correspondante. Ceci nous conduit à représenter l'information cérébrale sous la forme d'un couple numérique/symbolique, permettant de tenir compte respectivement du niveau d'activation et de la configuration des neurones activés. Ce travail se situe dans le prolongement d'un projet visant à développer une approche causale originale pour la modélisation du traitement de l'information dans des réseaux cérébraux à grande échelle et l'interprétation des données de neuroimagerie. L'aspect causal permet d'exprimer explicitement des hypothèses sur le fonctionnement cérébral. Notre contribution est double. Au niveau de l'intelligence artificielle, l'utilisation de variables aléatoires labellisées dans des réseaux bayésiens dynamiques nous permet de définir des mécanismes d'apprentissage non-supervisés originaux. Sur le plan des neurosciences computationnelles, nous proposons un nouveau formalisme causal, plus adapté à la représentation du fonctionnement cérébral au niveau des réseaux d'aires que les réseaux de neurones formels, et présentant plus de plausibilité biologique que les autres approches causales, en particulier les réseaux causaux qualitatifs.

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Sergent, Claire. "Dynamique de l' accès à la conscience : caractérisation comportementale et bases cérébrales de l' accès à la conscience lors du clignement attentionnel (attentional blink)". Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066548.

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Koechlin, Étienne. "Représentation et processus cognitifs dans le cortex cérébral : décision et dynamique d'activation bayesiennes dans les populations de neurones corticaux". Paris, EHESS, 1996. http://www.theses.fr/1996EHES0004.

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Abstract (sommario):

L'objet de cette these est de comprendre d'un point de vue theorique les operations effectuees par les populations de neurones corticaux chez le primate, quand l'organisme elabore une reponse comportementale adaptee a des changements de son environnement. La these consiste en l'elaboration d'un modele neuronal decrivant une operation d'inference probabiliste fondee sur la loi de bayes et distribuee sur l'ensemble des neurones d'une population. Nous montrons que cette operation est compatible tout a la fois avec les mecanismes connus d'interactions entre les neurones, les dynamiques d'activation des neurones observees dans plusieurs aires corticales, et les performances comportementales afferentes observees dans des taches cognitives simples. Le modele propose fournit des predictions specifiques sur les plans comportemental et neuronal et definit un cadre conceptuel adequat pour comprendre comment des processus cognitifs globaux comme l'attention interagissent avec les representations corticales des informations traitees. En conclu♭ sion nous suggerons que les populations de neurones corticaux formentunniveau d'organisation a l'echelle duquel il est possible d'apprehender des relations causales simples entre les activations neuronales et le comportement, niveau qui peut se caracteriser par la mise en oeuvre d' une operation optimale et generale de decision collective bayesienne.

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Detorakis, Georgios. "Plasticité corticale, champs neuronaux dynamiques et auto-organisation". Phd thesis, Université de Lorraine, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00879910.

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Abstract (sommario):

L'objectif de ce travail est de modéliser la formation, la maintenance et la réorganisation des cartes corticales somesthésiques en utilisant la théorie des champs neuronaux dynamiques. Un champ de neurones dynamique est une équation intégro-différentiel qui peut être utilisée pour décrire l'activité d'une surface corticale. Un tel champ a été utilisé pour modéliser une partie des aires 3b de la région du cortex somatosensoriel primaire et un modèle de peau a été conçu afin de fournir les entrées au modèle cortical. D'un point de vue computationel, ce modèle s'inscrit dans une démarche de calculs distribués, numériques et adaptatifs. Ce modèle s'avère en particulier capable d'expliquer la formation initiale des cartes mais aussi de rendre compte de leurs réorganisations en présence de lésions corticales ou de privation sensorielle, l'équilibre entre excitation et inhibition jouant un rôle crucial. De plus, le modèle est en adéquation avec les données neurophysiologiques de la région 3b et se trouve être capable de rendre compte de nombreux résultats expérimentaux. Enfin, il semble que l'attention joue un rôle clé dans l'organisation des champs récepteurs du cortex somato-sensoriel. Nous proposons donc, au travers de ce travail, une définition de l'attention somato-sensorielle ainsi qu'une explication de son influence sur l'organisation des cartes au travers d'un certain nombre de résultats expérimentaux. En modifiant les gains des connexions latérales, il est possible de contrôler la forme de la solution du champ, conduisant à des modifications importantes de l'étendue des champs récepteurs. Celà conduit au final au développement de zones finement cartographiées conduisant à de meilleures performances haptiques.

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Dewalle, Anne-Sophie. "Nouvelles approches de traitement du signal et de l'image en IRM fonctionnelle d'activation cérébrale". Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/c3ff9e5f-e824-4cc2-a6ea-a22cb4383bc2.

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Abstract (sommario):

L'IRM fonctionnelle d'activation cérébrale a pour but d'étudier et d'identifier les régions du cerveau impliquées dans des activités stimulées, ceci à des fins cliniques ou de recherche fondamentale. Le sujet est soumis à un enchaînement de phases d'activation et de repos, tandis que l'on effectue simultanément l'acquisition rapide d'un très grand nombre d'images IRM. La problématique consiste à trouver un modèle explicatif des variations observées dans les images, à en estimer les paramètres et à déterminer les régions activées. Dans la théorie des systèmes, l'une des nombreuses méthodes proposées, le cerveau est représenté comme une "boîte noire" dont on cherche à estimer la réponse impulsionnelle. Comme le système est mal conditionné, les solutions sont instables et des connaissances a priori sont introduites afin de régulariser la solution. Nous avons reconsidéré le problème sans introduire d'a priori. Le modèle choisi est dynamique, à temps discret, non paramétrique, multi-variable, stochastique, linéaire et à coefficients invariants. Des méthodes de déconvolution et de réalisation ont été appliquées afin d'estimer la réponse impulsionnelle en chacun des voxels. Nous avons étudié l'influence de la nature du bruit et de sa modélisation. Nous avons considéré le bruit comme la somme d'un bruit blanc, de moyenne nulle et de variance inconnue, et d'un bruit physiologique, modélisé par une combinaison linéaire de fonctions sinusoïdales basses fréquences. Le problème, toujours mal conditionné, mène à une infinité de solutions et nous avons retenu la réponse impulsionnelle de plus petite norme correspondant à une hypothèse de consommation minimum d'énergie. D'autres développements ont également été effectués dans le prétraitement des images et dans l'amélioration de techniques standard d'analyse statistique

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Fauvel, Baptiste. "Particularités cérébrales anatomiques et fonctionnelles associées à l’expertise musicale : Quelles influences sur le vieillissement cognitif normal et sur la dynamique neurale de la mémoire de reconnaissance musicale". Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN1005.

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Abstract (sommario):

Par le truchement de la plasticité cérébrale liée aux apprentissages, les expériences des individus pourraient participer à la constitution d’une réserve cognitive et favoriser un vieillissement cognitif réussi. Chez l’enfant, beaucoup d’études montrent que l’apprentissage de la musique est bénéfique au développement cognitif. La question de savoir si l’engagement dans une activité musicale à un âge mûr influence également la cognition a donc logiquement suscité l’intérêt de la neuropsychologie. C’est ce que cette thèse tente d’élucider avec trois études transversales qui interrogent l’effet de l’expertise musicale au moyen de données d’IRM anatomique et fonctionnelle au repos de sujets jeunes adultes (étude 1), de résultats de tests cognitifs obtenus avec des individus jeunes adultes et âgés (étude 2), et d’une analyse de connectivité effective de données d’IRM fonctionnelle d’activation portant sur la mémoire de reconnaissance musicale de sujets jeunes adultes (étude 3). L’étude 1 révèle un effet de l’expertise musicale sur le volume de substance grise ainsi que la connectivité fonctionnelle de plusieurs régions cérébrales. L’étude 2 n’indique pas que l’expertise musicale atténue le vieillissement cognitif. Enfin, l’étude 3 montre que l’activité de l’hippocampe gauche est provoquée par un signal excitateur en provenance du gyrus frontal inférieur gauche pour contribuer au jugement de familiarité musicale, chez les musiciens seulement. Les méthodologies et les résultats de ces trois études sont discutés
Through learning-related brain plasticity, individuals’ experiences could help building a cognitive reserve that favors a successfull cognitive aging. Many studies conducted with children reveal that musical learning promotes the development of cognitive functions. Therefore, the question of whether the involvment in musical practice in old age would also influence cognition has become a main topic of neuropsychology. This is what this thesis deals with, by featuring three correlational studies about the effect of musical expertise through anatomical and resting-state functional MRI data of young adult participants (study 1), behavioral measures obtained with adult and old individuals (study 2), and an effective connectivity analysis applied to activation-state functional MRI data recorded when young adult subjects performed a familiarity judgment task (study 3). Study 1 highlights that several brain regions were impacted by musical expertise, both in terms of gray matter volume and functional connectivity. Study 2 brings only poor clues in favour of a cognitive aging that would be reduced due to musical practice. Finally, study 3 shows that activity of the left hippocampus is elicited by an excitatory signal from the left inferior frontal gyrus in order to contribute to musical familiarity judgment, in musicians only. Methodologies and results of these three studies are discussed

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Loubinoux, Isabelle. "Mise en évidence des potentialités des techniques de RMN "in vivo" pour caractériser la dynamique des évènements métaboliques cérébraux : par spectroscopie 1D et 2D au cours d'une activation cérébrale par imagerie de diffusion et de T2 consécutivement àune ischémie cérébrale". Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA11T024.

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Gross, Raphaël. "Modulation de l'activité musculaire pendant la marche de l'enfant : vers une modélisation de l'EMG dynamique". Thesis, Brest, 2017. http://www.theses.fr/2017BRES0064.

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Abstract (sommario):

La marche des enfants atteints de paralysie cérébrale est explorée dans des structures appelées laboratoires d’analyse quantifiée du mouvement depuis environ 30 ans. L’interprétation des données acquises dans ces laboratoires est difficile en raison d’obstacles méthodologiques, statistiques, et parce que la physiologie motrice n’est pas totalement connue. L’étude des signaux électromyographiques, indicateurs des activations musculaires dynamiques, fait l’objet de cette thèse. Nous avons effectué deux séries d’expérimentations aboutissant à quatre études de recherche sur la marche des enfants à développement typique et des enfants atteints de paralysie cérébrale unilatérale. L’effet de la vitesse de marche sur la coactivation musculaire, le lien entre cette coactivation et l’amplitude des mouvements du membre inférieur pendant la marche, les adaptations musculaires lors de la marche en virage, et les spécificités de ces adaptations chez les enfants paralysés cérébraux, ont été successivement étudiées. Ces résultats nous ont permis de préciser le rôle de facteurs physiologiques liés à la commande motrice, tels que la vitesse ou le changement de direction, mais également l’effet de la pathologie sur les activations musculaires observées. Les difficultés métrologiques et statistiques liées aux signaux étudiés ont cependant constitué des obstacles importants à l’interprétation de ces données en termes de contrôle moteur. La réflexion progressive sur ces problèmes méthodologiques a permis le développement par étapes de traitements statistiques spécifiques, parfois innovants, et l’émergence de propositions concernant la métrologie de l’électromyographie dynamique
Children with cerebral palsy benefit from gait analyses in motion labs for approximately thirty years. The interpretation of the numerous data that can be obtained during such evaluations still remains cautious, because of methodological and statistical reasons, and because of the lack of an exhaustive knowledge regarding the motor control of gait. This Ph D thesis focused on the study of electromyographic signals, which are representative of the dynamic muscle activations during gait. We designed two series of experiments, leading to four studies into the dynamic electromyography during gait in children with unilateral cerebral palsy and their typically developing peers. The effect of gait speed on muscle coactivation, the impact of this coactivation on the range of motion during gait, the muscle adaptations to turning gait, and finally the specificities of these adaptations in children with cerebral palsy were investigated successively. The results of the studies give insight into the role of physiological factors linked to the motor control of gait, such as speed or change of direction, but also into the impact of pathology on the muscle activations, which are the parameters of interest. Some methodological and statistical difficulties, linked to the nature of the signals that are studied, compromise the possibility to interpret the data with respect to motor control. The continuous reflection on these methodological limitations allows the development of specific, appropriate statistical analyses, and the emergence of propositions regarding the metrology of dynamic electromyography

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Dupont, Jérôme. "Les désafférentations cochléo-vestibulaires et leurs conséquences centrales sur l'innervation gabaergique du tronc cérébral chez le cobaye adulte : études dynamiques et morpho-fonctionnelles". Bordeaux 2, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR28207.

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Putois, Benjamin. "L’étude du traitement des relations spatiales visuelles : approche dynamique des capacités cognitives". Thesis, Lyon 2, 2009. http://www.theses.fr/2009LYO20035/document.

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Abstract (sommario):

Le modèle computo-fonctionnel de la vision de haut niveau de Kosslyn et Koenig (1992) repose sur la dissociation entre la reconnaissance et le traitement spatial de la scène visuelle. En 1987, Kosslyn postula l’existence de deux processus pour le traitement des relations spatiales : un processus catégoriel qui calcule les positions relatives des objets et un processus coordonné qui calcule la distance entre les objets. Des études utilisant le paradigme de présentation en champ visuel divisé ont mis en évidence que l’hémisphère gauche sous-tendrait un traitement catégoriel ; l’hémisphère droit sous-tendrait un traitement coordonné. Cette interaction semblerait valider la dichotomie des deux types de processus.Une revue de la littérature pluridisciplinaire a été menée afin de savoir si ce fait est suffisant pour rejeter l’hypothèse d’un processus unique pour les traitements catégoriels et coordonnés. Entre autres, plusieurs études ont observé un effet de pratique au cours de la réalisation de jugements coordonnés : une diminution de l’intervention de l’hémisphère droit au profit d’une prise en charge progressive de l’hémisphère gauche. De plus, l’avantage de l’hémisphère gauche pour le traitement catégoriel a été rarement observé.Une série de cinq expériences comportementales ont été conduites pour vérifier certains biais expérimentaux qui pourraient expliquer les différences hémisphériques et l’effet de pratique observés. Nos résultats nous ont permis d’avancer des hypothèses axées sur la communication entre les hémisphères et sur un lien entre les processus catégoriels et coordonnés. Une critique du paradigme de présentation en champ visuel divisé et différents modèles d’interaction hémisphérique ont été présentés. Trois expériences ont été menées, afin d’évaluer l’impact des communications hémisphériques dans le traitement des relations spatiales. A la lumière de nos résultats, la dichotomie des processus catégoriels et coordonnés a été discutée
The computational-functional conception of high-level processing of vision in Kosslyn and Koenig (1992) relies on dissociation between object recognition and spatial processing. In 1987, Kosslyn postulated that two different processes compute spatial-relations: categorical process computes relative position of objects and coordinate process computes the distance between objects. Some studies indicate a left-hemisphere advantage for processing categorical spatial relations and a right-hemisphere advantage for processing coordinate spatial relations. This hemispheric difference is interpreted as an evidence of a dichotomy between these two processes. A pluridisciplinary review was conducted to assure that single process hypothesis is dismissed out. Some studies showed, in a coordinate task, that practice resulted in a decreased right-hemisphere involvement and a concurrent increase in left-hemisphere involvement (i.e., practice effect). Furthermore, the left-hemisphere advantage in categorical was seldom observed. The theoretical aim of the thesis was based on two questions: (1) Are there single or several processes encoding visual spatial relations? (2) How can we interpret this practice effect ?Five experiments were run to verify possible bias which might explain observed hemispheric differences and practice effect. Our results suggested that hemispheric communication might be an important factor in spatial-relation processing.An theoretical investigation of divided visual field paradigm was led and several interhemispheric models were described. Three experiments were conducted to estimate hemispheric communication in spatial-relation process. In the light of our results, separate categorical-coordinate processes hypothesis were discussed

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Souchotte, Pascal. "Pressions pariétales induites par des discontinuités de surface soumises à un gradient de pression externe : applications à l'automobile". Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0027.

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Abstract (sommario):

La présente étude vise à caractériser expérimentalement le champ de pression pariétal généré au voisinage de discontinuités de surface soumises à un gradient de pression externe. Pour recréer un écoulement soumis à un gradient de pression représentatif de celui existant autour d'un sous-ensemble automobile, une veine d'essais spécifique (le guide d'écoulement) a été conçue. Dans un premier temps, le cas de la marche tournée vers l'aval a étudié en détails. Les résultats obtenus ont ainsi permis de dégager les paramètres fondamentaux et les grandeurs sans dimensions liés à l'excitation pariétale d'une telle configuration. Dans une seconde étape, des discontinuités de surface, telles le joint de pare-brise ou l'antenne de toit, ont été placées dans un écoulement moyen représentatif de celui qui se développe autour du sous-ensemble capot / pare brise / pavillon. Une base importante de données a ainsi été constituée afin, d'une part, de fournir des données d'entrée à des codes de calculs vibro-acoustiques industriels, et d'autre part, de poser les bases d'une modélisation du champ excitateur au voisinage d'une zone de recirculation
Wall pressure fluctuations inducted by a surface roughness in adverse pressure gradient: Automobile applications Wall pressure fluctuations near isolated singularities under an adverse mean pressure gradient are experimentally investigated. A new concept of anechoic wind tunnel is designed in order to obtain a channel flow which is representative of the flow around a given region of a real car. The experiment is carried out in two phases: first, the flow around a singularity is examined under an unperturbed mean flow, the singularities being a backward facing step; second, singularities like windshield joints or roof antennas are placed into the adverse pressure gradient flow which mimics the around the upper side of the car. An extensive data base is provided both as validation tool for computer programs and as input for vibro-acoustic models. Furthermore results give a new insight into the physics of flow reattachment

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Mheich, Ahmad. "Méthodes de classification des graphes : application à l’identification des réseaux fonctionnels impliqués dans les processus de mémoire". Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S115/document.

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Abstract (sommario):

Le cerveau humain est un réseau «large-échelle» formé de régions corticales distribuées et fonctionnellement interconnectées. Le traitement de l'information par le cerveau est un processus dynamique mettant en jeu une réorganisation rapide des réseaux cérébraux fonctionnels, sur une échelle de temps très courte (inférieure à la seconde). Dans le champ des neurosciences cognitives, deux grandes questions restent ouvertes concernant ces réseaux. D'une part, est-il possible de suivre leur dynamique spatio-temporelle avec une résolution temporelle nettement supérieure à celle de l'IRM fonctionnelle? D'autre part, est-il possible de mettre en évidence des différences significatives dans ces réseaux lorsque le cerveau traite des stimuli (visuels, par exemple) ayant des caractéristiques différentes. Ces deux questions ont guidé les développements méthodologiques élaborés dans cette thèse. En effet, de nouvelles méthodes basées sur l'électroencéphalographie sont proposées. Ces méthodes permettent, d'une part de suivre la reconfiguration dynamique des réseaux cérébraux fonctionnels à une échelle de temps inférieure à la seconde. Elles permettent, d'autre part, de comparer deux réseaux cérébraux activés dans des conditions spécifiques. Nous proposons donc un nouvel algorithme bénéficiant de l'excellente résolution temporelle de l'EEG afin de suivre la reconfiguration rapide des réseaux fonctionnels cérébraux à l'échelle de la milliseconde. L'objectif principal de cet algorithme est de segmenter les réseaux cérébraux en un ensemble d' «états de connectivité fonctionnelle» à l'aide d'une approche de type « clustering ». L'algorithme est basé sur celui des K-means et a été appliqué sur les graphes de connectivité obtenus à partir de l'estimation des valeurs de connectivité fonctionnelle entre les régions d'intérêt considérées. La seconde question abordée dans ce travail relève de la mesure de similarité entre graphes. Ainsi, afin de comparer des réseaux de connectivité fonctionnelle, nous avons développé un algorithme (SimNet) capable de quantifier la similarité entre deux réseaux dont les nœuds sont définis spatialement. Cet algorithme met en correspondance les deux graphes en « déformant » le premier pour le rendre identique au second sur une contrainte de coût minimal associée à la déformation (insertion, suppression, substitution de nœuds et d’arêtes). Il procède selon deux étapes, la première consistant à calculer une distance sur les nœuds et la seconde une distance sur les arrêtes. Cet algorithme fournit un indice de similarité normalisé: 0 pour aucune similarité et 1 pour deux réseaux identiques. Il a été évalué sur des graphes simulés puis comparé à des algorithmes existants. Il montre de meilleures performances pour détecter la variation spatiale entre les graphes. Il a également été appliqué sur des données réelles afin de comparer différents réseaux cérébraux. Les résultats ont montré des performances élevées pour comparer deux réseaux cérébraux réels obtenus à partir l'EEG à haute résolution spatiale, au cours d'une tâche cognitive consistant à nommer des éléments de deux catégories différentes (objets vs animaux)
The human brain is a "large-scale" network consisting of distributed and functionally interconnected regions. The information processing in the brain is a dynamic process that involves a fast reorganization of functional brain networks in a very short time scale (less than one second). In the field of cognitive neuroscience, two big questions remain about these networks. Firstly, is it possible to follow the spatiotemporal dynamics of the brain networks with a temporal resolution significantly higher than the functional MRI? Secondly, is it possible to detect a significant difference between these networks when the brain processes stimuli (visual, for example) with different characteristics? These two questions are the main motivations of this thesis. Indeed, we proposed new methods based on dense electroencephalography. These methods allow: i) to follow the dynamic reconfiguration of brain functional networks at millisecond time scale and ii) to compare two activated brain networks under specific conditions. We propose a new algorithm benefiting from the excellent temporal resolution of EEG to track the fast reconfiguration of the functional brain networks at millisecond time scale. The main objective of this algorithm is to segment the brain networks into a set of "functional connectivity states" using a network-clustering approach. The algorithm is based on K-means and was applied on the connectivity graphs obtained by estimation the functional connectivity values between the considered regions of interest. The second challenge addressed in this work falls within the measure of similarity between graphs. Thus, to compare functional connectivity networks, we developed an algorithm (SimNet) that able to quantify the similarity between two networks whose node coordinates is known. This algorithm maps one graph to the other using different operations (insertion, deletion, substitution of nodes and edges). The algorithm is based on two main parts, the first one is based on calculating the nodes distance and the second one is to calculate the edges distance. This algorithm provides a normalized similarity index: 0 for no similarity and 1 for two identical networks. SimNet was evaluated with simulated graphs and was compared with previously-published graph similarity algorithms. It shows high performance to detect the similarity variation between graphs involving a shifting of the location of nodes. It was also applied on real data to compare different brain networks. Results showed high performance in the comparison of real brain networks obtained from dense EEG during a cognitive task consisting in naming items of two different categories (objects vs. animals)

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Llorens, Anaïs. "Dynamique spatiotemporelle de la production de mots". Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM5011.

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Abstract (sommario):

La production de mots intéresse un vaste réseau cérébral principalement localisé dans l'hémisphère gauche, synthétisé dans une revue de littérature traitant des études de production de mots en enregistrements intracérébraux. Nous nous sommes principalement focalisés sur l'implication du réseau cérébral lors de l'accès lexical en utilisant deux protocoles de dénomination d'images manipulant l'interférence sémantique, connue pour moduler les liens entre les étapes sémantiques et lexicales. Nous avons comparé la dynamique spatiotemporelle de ces protocoles utilisés de façon interchangeable dans la littérature, mais qui diffèrent dans l'implication de paramètres méthodologiques pouvant faire intervenir des mécanismes mnésiques tels que la familiarisation et la répétition. Notre hypothèse étant que ces paramètres étant si divergents, le réseau neuronal sous-jacent devrait au moins être modulé selon le protocole étudié. Notre étude EEG révèle deux patterns d'activité électrophysiologique distincts entre les protocoles attribuables à l'effet de familiarisation. Nous avons étudié l'implication de la structure hippocampique dans la production de mot via des enregistrements intracérébraux. Les analyses en temps-fréquence et en champs locaux montrent que l'hippocampe est impliqué dans l'apprentissage progressif des liens sémantico-lexicaux, mais aussi dans leur maintien en mémoire durant une courte période et dans leur récupération. Ce travail de thèse a permis de révéler que la dynamique spatiotemporelle de la dénomination d'images est modulée par différents facteurs, ce qui va à l'encontre de l'implication d'un réseau partagé par ces deux protocoles de dénomination d'images
Words production involves a vast brain network mainly localized in the left hemisphere, summarized in a review of literature based on studies of word production in intracranial recordings.We focused principally on the involvement of the cerebral network during lexical access by using two picture naming protocols manipulating the semantic interference effect, known to modulate the links between semantic and lexical processes. We compare the spatiotemporal dynamics of these protocols interchangeably used in the literature, but which differ in the involvement of methodological parameters that may involve mnemonic mechanisms such as familiarity and repetition. Our hypothesis was that these parameters are so divergent that the underlying neural network should at least be modulated by the protocol investigated. Our EEG study reveals two distinct patterns of electrophysiological activity between the protocols due to the familiarization effect. We studied the involvement of the hippocampal structure in the production of word through intracranial recordings. The time-frequency and the local field analyses show that the hippocampus is involved in the progressive learning links between semantic and lexicon, but also in keeping them in memory for a short period and in their recovery. This work revealed that the spatiotemporal dynamics of picture naming is modulated by various factors, which goes against the involvement of a common network shared by these two picture naming protocols

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Abdoun, Oussama. "Analyse spatiotemporelle de données MEA pour l'étude de la dynamique de l'activité de la moelle épinière et du tronc cérébral immatures chez la souris". Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR15266/document.

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Abstract (sommario):

Tous les réseaux de neurones immatures génèrent une activité dite « spontanée »qui persiste même en l’absence de toute afférence et est impliquée dans de nombreux processus développementaux. Cette activité apparaît in vitro sous formes de vagues calciques ou électriques pouvant se propager sur de grandes distances et embraser toute la préparation. Toutefois, sa dynamique a été assez peu étudiée jusqu’à présent. En vue de combler quelque peu cette lacune, nous avons utilisé des matrices de microélectrodes (MEA) pour caractériser l’activité rythmique spontanée dans la moelle épinière embryonnaire de souris, sur des préparations aigues et en culture incluant également le tronc cérébral.Les enregistrements MEA produisent des volumes de données très importants qui nécessitent des outils d’analyse performants et adaptés à l’information que l’on souhaite extraire. Nous avons donc développé des méthodes pour la détection, la classification et la cartographie des patrons spatiotemporels d’activité dans les données multicanaux. Notre approche cartographique utilise l’interpolation par splines et est orientée vers la production de cartes multimodales combinant l’activité électrique et des données anatomiques ou biochimiques (marquages). Ces méthodes d’analyse nous ont permis de décrire très précisément l’évolution de l’activité spontanée aux stades précoces (E12.5–E15.5). Nous avons également montré que, à E14.5, l’activité est initiée dans le bulbe, plus précisément dans une région riche en neurones 5-HT, suggérant un nouveau rôle des voies sérotoninergiques descendantes dans la maturation des réseaux spinaux.Enfin, nous avons analysé les mouvements embryonnaires à E14.5 et avons découvert des caractéristiques analogues à la dynamiques spatiotemporelle des activités intraspinales
Immature neural networks generate a peculiar type of activity that persists even in the absence of electrical inputs and was termed for this reason “endogenous”or “spontaneous”. This activity is ubiquitous and was found involved in a wide range of developmental events. In vitro, it can be observed as calcium or electrical waves propagating over great distances, often invading the whole preparation,but its dynamics remain poorly described. In order to somewhat fill this gap,we used multielectrode arrays (MEAs) to characterise the spontaneous rhythmic activity in the mouse developing spinal cord, in both acute and cultured isolated hindbrain-spinal cord preparations.To extract relevant information from the massive amounts of data yielded by MEA recordings, adapted analysis tools are needed. Thus, we have developedmethods for the detection, classification and mapping of spatiotemporal patternsof activity in multichannel data. Our mapping approach is based on the thin plates pline interpolation and includes the possibility to combine maps of activity with anatomical or stained data for multimodal imaging.These methods allowed us to analyse in great detail the evolution of spontaneousactivity at early stages (E12.5–E15.5). In addition, we have localised theinitiation site of E14.5 activity in the medulla and shown that it matches a densemidline population of serotoninergic neurons, suggesting a new role for 5-HTpathways in the maturation of spinal networks. Finally, we have recorded andtracked spontaneous limb movements of E14.5 embryos and found that features of motility were consistent with patterns of spinal activity

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Lokossou, Armelle. "Étude de la plasticité liquidienne du système cranio-spinal : de la physiologie à la pathologie". Thesis, Amiens, 2019. http://www.theses.fr/2019AMIE0019.

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Abstract (sommario):

Des altérations de la pulsatilité cranio-spinale (sang, liquide cérébro-spinal (LCS) et pression intracrânienne (PIC)) sont impliquées dans les maladies cérébrales idiopathiques comme l'hydrocéphalie chronique de l'adulte. Nous avons investigué les différents mécanismes d'adaptation liquidienne du système cranio-spinal (SCS) en physiologie et en pathologie. Avec l'Imagerie par Résonance Magnétique en Contraste de Phase (IRM-CP) et le monitoring de la PIC lors des tests d'infusion, la compliance cranio-spinale physiologique a été déterminée chez des patients hydrocéphales avec et sans altérations des voies de résorption du LCS. Nous avons montré que ni les oscillations du LCS, ni les changements morphologiques du tissu cérébral ne sont des biomarqueurs de la pulsatilité de la PIC mais que cette dernière est liée à la variation du volume sanguin intracrânien. Des études sur un modèle animal d'hydrocéphalie et sur les patients hydrocéphales, nous avons déduit que les changements de la morphologie cérébrale sont associés aux altérations de la dynamique du LCS mais qu'avec l'évolution de la pathologie, les relations morpho-dynamiques dépendent des sujets, du stade de la pathologie, des propriétés biomécaniques du SCS telles que la résistance et la compliance, des voies lymphatiques probablement altérées. Physiologiquement, la pulsatilité veineuse des jugulaires est supérieure à celle des sinus. Notre étude a révélé que l'hydrocéphalie n’est pas déterminée par une augmentation de la pulsatilité sanguine. L'évidence d'une réorganisation du système veineux cérébral dans le vieillissement et dans l'hydrocéphalie a été montrée. Des marqueurs morpho-dynamiques ont été identifiés
Alterations in cranio-spinal pulsatility (blood, cerebrospinal fluid (CSF) and intracranial pressure (ICP)) are implicated in idiopathic brain diseases such as chronic adult hydrocephalus. We investigated the different mechanisms of cranio-spinal system (CSS) fluid adaptation in physiological and pathological conditions. With Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging (PC-MRI) and ICP monitoring during infusion tests, physiological cranio-spinal compliance was determined in hydrocephalus patients with and without CSF resorption pathways alterations. We have shown that neither CSF oscillations nor morphological changes in brain tissue are biomarkers of ICP pulsatility but that ICP pulsatility is related to the intracranial blood stroke volume. Through the studies of animal model of hydrocephalus and on hydrocephalus patients, we have deduced that changes in brain morphology are associated to CSF dynamics alterations, but that with the evolution of the pathology, the morpho-dynamic relationships depend on the subjects, the stage of the pathology, the biomechanical properties of CSS such as resistance and compliance, and also the probably altered lymphatic pathways. Physiologically, the jugular venous pulsatility is greater than that of the sinuses. Our study also revealed that hydrocephalus is not determined by an increase in blood pulsatility. Evidence of a reorganization of the cerebral venous system in aging and hydrocephalus has been shown. Morpho-dynamic markers have been identified

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Ghorbal, Abdel-Mounai͏̈m. "Etude fonctionnelle du réseau auditif du tronc cérébral par analyse de la dynamique spatio-temporelle des champs de potentiel intra-cérébraux enregistrés in vivo chez le cobaye : contribution à l'étude des générateurs des potentiels évoqués auditifs précoces". Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2368.

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Abstract (sommario):

Les deux objectifs principaux etaient de : 1) decrire l'evolution spatio-temporelle de l'information auditive au sein du tronc cerebral auditif et 2) d'etablir la relation avec les composantes des potentiels evoques auditifs precoces (peap) du tronc cerebral. Les potentiels evoques intracraniens ont ete enregistres in vivo chez le cobaye, apres stimulation auditive unilaterale, pour obtenir des cartes isopotentielles. Secondairement chaque carte a ete appliquee sur la coupe histologique frontale correspondante du tronc cerebral avec une precision temporelle de 14 s et spatiale de 400 m et 1 mm. Quatre voies principales de sortie ont ete identifiees a partir de subdivisions du noyau cochleaire (nc) : i) une issue du noyau cochleaire anteroventral anterieur (ncava) (cellules spheriques), ii) une deuxieme issue du noyau cochleaire anteroventral posterieur (ncavp) (cellules globulaires et multipolaires), iii) une a partir du noyau cochleaire posteroventral (ncpv) (cellules multipolaires et octopus), iv) et a partir du ncd (cellules fusiformes). Une premiere activation du nc etait responsable de l'arrivee de l'information : i) a la region periolivaire ipsilaterale (rpoi) et au noyau median du corps trapezoide controlateral (nmctc, cellules globulaires), ii) aux complexes olivaires superieurs ipsilateral (cosi) et cos controlateral (cosc), iii) au nvllc (a partir des cellules globulaires), iv) puis au nvlli ventral via la rpoi et le cosi. Une deuxieme activation du nc etait responsable principalement de l'arrivee de l'information : i) au coss (osmc principalement et oslc, cellules spheriques), ii) au noyau ventral du lemnisque controlateral (nvllc, cellules globulaires), iii) puis au nvlli, iv) au noyau dorsal controlateral du lemnisque lateral (ndllc) avant le ndlli, vi) au noyau central du colliculus inferieur (ncci) controlateral avant le nccii. Les peap ont ete mis en relation : i) les fibres du nerf auditif pour le p1 et le n1, ii) le nmctc, la rpoi, le cosi pour le p2, iii) les nvll et la rpoi pour le n2, iv) le ncav, l'osmc et le nvllc pour le p3, v) le ncav et les nvll pour le n3, vi) l'osmc pour le p4.

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Herbet, Guillaume. "Vers un modèle à double voie dynamique et hodotopique de l'organisation anatomo-fonctionnelle de la mentalisation : étude par cartographie cérébrale multimodale chez les patients porteurs d'un gliome diffus de bas-grade". Thesis, Montpellier 1, 2014. http://www.theses.fr/2014MON1T004/document.

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Abstract (sommario):

Comprendre comment le cerveau humain engendre les formes les plus élaborées de comportements est profondément lié à nos connaissances générales sur son organisation anatomique et fonctionnelle. Jusqu'à récemment encore, on pensait que les fonctions cognitives n'étaient rien d'autre que le sous-produit de l'activité neurale de régions corticales discrètes et hyper-fonctionnalisées. Les découvertes majeures obtenues ces dix dernières années dans le champ de la neuro-imagerie, et plus particulièrement de la connectomique, invitent cependant à complexifier nos représentations sur les liens qu'entretiennent structures et fonctions cérébrales. Le cerveau semble en effet être organisé en systèmes neurocognitifs complexes, hautement distribués et plastiques. C'est dans cet esprit qu'a été réalisé ce travail de thèse dont l'ambition première a été de repenser les modèles actuels de la cognition sociale, et en particulier ceux ayant trait à la fonction de mentalisation, à travers l'étude comportementale des patients porteurs d'un gliome diffus de bas-grade. Cette tumeur neurologique rare constitue un excellent modèle physiopathologique en vue du démasquage des structures maîtresses des systèmes cognitifs complexes, en ce qu'elle induit des phénomènes majeurs de réorganisation fonctionnelle, et s'infiltre préférentiellement le long de la connectivité axonale associative. Des corrélations anatomo-cliniques ont été réalisées suivant une approche topologique classique (analyse de groupe en régions d'intérêt, cartographie voxel-based lesion-symptom, stimulation électrique corticale intra-opératoire) mais également hodologique (degré de déconnection des faisceaux d'association, stimulation électrique de la connectivité axonale). Les résultats principaux de nos différents travaux nous permettent de jeter les premières bases d'un modèle à double voie dynamique (plastique) et hodotopique (contraint par la réalité anatomique) de l'organisation anatomo-fonctionnelle des processus de mentalisation. Spécifiquement, une voie dorsale, interconnectant le aires corticales fronto-pariétales « miroirs » via le système périsylvien de substance blanche associative (faisceau arqué et faisceau longitudinal supérieur latéral), sous-tendrait les processus perceptifs de « bas-niveau » nécessaires à l'identification préréflexive des états mentaux ; une voie cingulo-médiane, interconnectant les régions préfrontales médiales et rostro-cingulaires aux régions pariétales postérieures médiales via le faisceau cingulaire, sous-tendrait les processus de «haut-niveau » nécessaires aux inférences mentalistiques conscientes. Ces découvertes constituent une avancée substantielle en neurosciences sociales, ont des implications importantes pour la prise en charge clinique des patients, et peuvent permettre de mieux comprendre certaines psychopathologies caractérisées à la fois par un trouble de la mentalisation et des anomalies structurales de la connectivité associative (troubles du spectre autistique)
Understanding how the brain produces sophisticated behaviours strongly depends of our knowledge on its anatomical and functional organization. Until recently, it was believed that high-level cognition was merely the by-product of the neural activity of discrete and highly specialized cortical areas. Major findings obtained in the past decade from neuroimaging, particularly from the field of connectomics, prompt now researchers to revise drastically their conceptions about the links between brain structures and functions. The brain seems indeed organized in complex, highly distributed and plastic neurocognitive networks. This is in this state of mind that our work has been carried out. Its foremost ambition was to rethink actuals models of social cognition, especially mentalizing, through the behavioural study of patients harbouring a diffuse low-grade glioma. Because this rare neurological tumour induces major functional reorganization phenomena and migrates preferentially along axonal associative connectivity, it constitutes an excellent pathophysiological model for unmasking the core structures subserving complex cognitive systems. Anatomo-clinical correlations were conducted according to both a classical topological approach (region of interest analyses, voxel-based lesion-symptom mapping, intraoperative cortical electrostimulation) and a hodological approach (degree of disconnection of associative white matter fasciculi, intraoperative axonal connectivity mapping). The main results of our different studies enable us to lay the foundation of a dynamic (plastic) and hodotopical (connectivity) dual-stream model of mentalizing. Specifically, a dorsal stream, interconnecting mirror frontoparietal areas via the perisylvian network (arcuate fasciculus and lateral superior longitudinal fasciculus), may subserve low-level perceptual processes required in rapid and pre-reflective identification of mental states; a cingulo-medial stream, interconnecting medial prefrontal and rostro-cingulated areas with medial posterior parietal areas via the cingulum, may subserve higher-level processes required in reflective mentalistic inferences. These original findings represents a great step in social neuroscience, have major implications in clinical practice, and opens new opportunities in understanding certain pathological conditions characterized by both mentalizing deficits and aberrant structural connectivity (e.g. autism spectrum disorders)

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Alecu, Lucian. "Une approche neuro-dynamique de conception des processus d'auto-organisation". Electronic Thesis or Diss., Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10031.

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Abstract (sommario):

Dans ce manuscrit nous proposons une architecture neuronale d'inspiration corticale, capable de développer un traitement émergent de type auto-organisation. Afin d'implémenter cette architecture neuronale de manière distribuée, nous utilisons le modèle de champs neuronaux dynamiques, un formalisme mathématique générique conçu pour modéliser la compétition des activités neuronales au niveau cortical mésoscopique. Pour analyser en détail les propriétés dynamiques des modèles de référence de ce formalisme, nous proposons un critère formel et un instrument d'évaluation, capable d'examiner et de quantifier le comportement dynamique d'un champ neuronal quelconque dans différents contextes de stimulation. Si cet instrument nous permet de mettre en évidence les avantages pratiques de ces modèles, il nous révèle aussi l'incapacité de ces modèles à conduire l'implantation des processus d'auto-organisation (implémenté par l'architecture décrite) vers des résultats satisfaisants. Ces résultats nous amènent à proposer une alternative aux modèles classiques de champs, basée sur un mécanisme de rétro-inhibition, qui implémente un processus local de régulation neuronale. Grâce à ce mécanisme, le nouveau modèle de champ réussit à implémenter avec succès le processus d'auto-organisation décrit par l'architecture proposée d'inspiration corticale. De plus, une analyse détaillée confirme que ce formalisme garde les caractéristiques dynamiques exhibées par les modèles classiques de champs neuronaux. Ces résultats ouvrent la perspective de développement des architectures de calcul neuronal de traitement d'information pour la conception des solutions logicielles ou robotiques bio-inspirées
In this work we propose a cortically inspired neural architecture capable of developping an emergent process of self-organization. In order to implement this neural architecture in a distributed manner, we use the dynamic neural fields paradigm, a generic mathematical formalism aimed at modeling the competition between the neural activities at a mesoscopic level of the cortical structure. In order to examine in detail the dynamic properties of classical models, we design a formal criterion and an evaluation instrument, capable of analysing and quantifying the dynamic behavior of the any neural field, in specific contexts of stimulation. While this instrument highlights the practical advantages of the usage of such models, it also reveals the inability of these models to help implementing the self-organization process (implemented by the described architecture) with satisfactory results. These results lead us to suggest an alternative to the classical neural field models, based on a back-inhibition model which implements a local process of neural activity regulation. Thanks to this mechanism, the new neural field model is capable of achieving successful results in the implementation of the self-organization process described by our cortically inspired neural architecture. Moreover, a detailed analysis confirms that this new neural field maintains the features of the classical field models. The results described in this thesis open the perspectives for developping neuro-computational architectures for the design of software solutions or biologically-inspired robot applications

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Rudrauf, David. "Aspects of the dynamics of the human cerebral cortex during induction of emotion". Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066353.

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Vallet, Anais. "Etude de la balance Excitatiοn/Ιnhibitiοn de régiοns cérébrales impliquées dans une tâche de cοntrôle inhibiteur : mοdélisatiοn de dοnnées οbtenues en Ιmagerie par Résοnance Μagnétique fοnctiοnnelle et inversiοn". Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMC014.

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Abstract (sommario):

En psychologie, le contrôle inhibiteur est un mécanisme cognitif qui permet de stopper une ré-ponse motrice, émotionnelle ou cognitive non adaptée pour la réalisation d’un but désiré. Au niveaucérébral, le contrôle inhibiteur est associé au fonctionnement en réseau de régions cérébrales, quipeut être mesuré à partir du signal BOLD en IRMf. Des régions de contrôle préfrontales abaissentl’activité BOLD de régions cibles. L’IRMf permet de mesurer de manière indirecte l’activité desneurones. Comment peut-on alors inférer à partir de données d’IRMf des propriétés excitatriceset inhibitrices (E/I) neurales au sein de régions cérébrales impliquées dans une tâche de contrôleinhibiteur ?Nous partons d’un modèle biophysique non linéaire, hiérarchique qui décrit les évolutions tempo-relles des activités neurales excitatrice et inhibitrice par région (Naskar et al., 2021). Ces varia-tions d’activité produisent des changements BOLD dans chaque région cérébrale. L’analyse de cemodèle nous permet de : 1) identifier des paramètres neuraux de la balance E/I ; 2) montrer quel’augmentation d’activité BOLD d’une région de contrôle ne permet pas d’abaisser l’activité BOLDd’une région cible parce que les régions sont connectées par leurs neurones excitateurs uniquement ;3) proposer une nouvelle architecture de connectivité pour le permettre ; 4) étudier comment labaisse d’activité de la région cible dépend de la balance E/I dans la cible. Nous proposons alorsune nouvelle procédure d’inversion. Nous en vérifions la fiabilité avec des simulations, avant deprésenter une preuve de concept sur les données d’un sujet pendant une tâche de Think/NoThink,un paradigme d’étude du contrôle inhibiteur des intrusions mnésiques (Mary et al., 2020)
In psychology, inhibitory control is a cognitive mechanism that stops a motor, emotional orcognitive response from achieving a desired goal. At cerebral level, inhibitory control is associatedwith a network of brain regions, whose function may be measured using BOLD signals from fMRI.Prefrontal control regions lower the BOLD activity of target regions. fMRI provides an indirectmeasure of the activity of neurons. How can we then infer from fMRI data, neural excitatory andinhibitory (E/I) properties of brain regions involved in an inhibitory control task ?We start with a non-linear biophysical model that describes by region the temporal evolutionof neural excitatory and inhibitory activities (Naskar et al., 2021). These variations in activityproduce BOLD changes in each brain region. Analysis of this model enables us to : 1) identifyneural parameters of the E/I balance ; 2) show that increasing the BOLD activity of a controlregion does not lower the BOLD activity of a target region, since these regions are connected bytheir excitatory neurons only ; 3) propose a new connectivity architecture to enable this ; 4) studyhow the lowering of activity in the target region depends on the E/I balance in the target region.We then propose a new inversion procedure. We check its reliability through simulations, beforepresenting a proof-of-concept using real data from a subject during a Think/No-Think task, aparadigm used for studying the inhibitory control of memory intrusions (Mary et al., 2020)

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Alecu, Lucian. "Une approche neuro-dynamique de conception des processus d'auto-organisation". Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00606926.

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Abstract (sommario):

Dans ce manuscrit nous proposons une architecture neuronale d'inspiration corticale, capable de développer un traitement émergent de type auto-organisation. Afin d'implémenter cette architecture neuronale de manière distribuée, nous utilisons le modèle de champs neuronaux dynamiques, un formalisme mathématique générique conçu pour modéliser la compétition des activités neuronales au niveau cortical mésoscopique. Pour analyser en détail les propriétés dynamiques des modèles de référence de ce formalisme, nous proposons un critère formel et un instrument d'évaluation, capable d'examiner et de quantifier le comportement dynamique d'un champ neuronal quelconque dans différents contextes de stimulation. Si cet instrument nous permet de mettre en évidence les avantages pratiques de ces modèles, il nous révèle aussi l'incapacité de ces modèles à conduire l'implantation des processus d'auto-organisation (implémenté par l'architecture décrite) vers des résultats satisfaisants. Ces résultats nous amènent à proposer une alternative aux modèles classiques de champs, basée sur un mécanisme de rétro-inhibition, qui implémente un processus local de régulation neuronale. Grâce à ce mécanisme, le nouveau modèle de champ réussit à implémenter avec succès le processus d'auto-organisation décrit par l'architecture proposée d'inspiration corticale. De plus, une analyse détaillée confirme que ce formalisme garde les caractéristiques dynamiques exhibées par les modèles classiques de champs neuronaux. Ces résultats ouvrent la perspective de développement des architectures de calcul neuronal de traitement d'information pour la conception des solutions logicielles ou robotiques bio-inspirées.

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