Cartographier le traitement de l'information visuelle cérébrale grâce aux ultrasons fonctionnels - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Mapping the cerebral visual information processing with functional ultrasounds

Cartographier le traitement de l'information visuelle cérébrale grâce aux ultrasons fonctionnels

Résumé

In the brain, the visual system includes the Lateral Geniculate Nucleus, the Superior Colliculus and the visual cortex. These structures have been studied since the 50’s and these studies have relied on functional MRI but also on the development of functional surface microscopic imaging techniques. To examine the spatiotemporal resolution of the ultrafast ultrasound imaging technique, we measured visual responses in in the cerebral structures on anesthetized rats in one imaging plan or with a 3D reconstruction. After having validated our technology on rodents, we have applied the technique to awake non-human primate visual cortex. We reconstructed the retinotopic maps of visual cortex, at the surface and in depth. In addition, we could resolve the ocular dominance columns within V1, which represent a major functional structuration in the primary visual cortex. This functional observation suggests the presence of ocular dominance beyond layer 4 in layers 3 and 5 of V1. In conclusion, this thesis work has demonstrated that the functional ultrafast ultrasound imaging can measure activity in the visual system for both rats and non-human primates, anesthetized and awake. This new imaging technique can provide functional measures with a high spatiotemporal resolution in the deep tissue. This illustration on the visual system highlights the potential of the technique to measure functional units not accessible to optical surface analysis and below the resolution of fMRI. Future studies will have to define if this technique can still provide a better resolution than fMRI in deeper structures than 1cm.
Le système visuel cérébral inclut le corps genouillé latéral, le colliculus supérieur et le cortex visuel. Ces structures ont été étudiées depuis les années 50 et cette étude a été possible par l’apparition de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle ainsi que par différentes techniques optiques. Pour évaluer la résolution spatiotemporelle de la technique d’imagerie ultrasonore, nous avons mesuré les réponses visuelles des structures cérébrales sur le rat anesthésié en étudiant leur dynamique respective soit sur un seul plan, soit par reconstruction tridimensionnelle. Après avoir validé cette approche technologique sur le petit animal, nous avons appliqué cette technique sur le cortex visuel du primate non-humain éveillé. Ainsi, nous avons pu reconstruire les cartes rétinotopiques du cortex visuel en surface mais aussi en profondeur. Nous avons mis en évidence, les bandes de dominance oculaire dans V1. En accord avec certaines données anatomiques, cette mesure fonctionnelle suggère la présence d’une dominance oculaire au-delà de la couche 4, dans les couches 3 et 5 de V1. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de montrer l’intérêt spécifique de l’imagerie fonctionnelle par ultrasons sur le rongeur et le primate non-humain, anesthésiés et vigiles. Cette nouvelle technique d'imagerie permet la visualisation fonctionnelle à haute résolution spatiotemporelle en profondeur des aires visuelles. Cette illustration sur le système visuel met en lumière l’intérêt prometteur du déploiement de cette technique pour l’exploration fonctionnelle de structures inaccessibles en imagerie optique de surface et en dessous de la résolution de l’IRMf.
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Dates et versions

tel-02938557 , version 1 (15-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02938557 , version 1

Citer

Kevin Blaize. Cartographier le traitement de l'information visuelle cérébrale grâce aux ultrasons fonctionnels. Neurosciences [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2018. Français. ⟨NNT : 2018SORUS114⟩. ⟨tel-02938557⟩
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