De l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle aux activations des populations de neurones chez l'homme : étude du cortex sensori-moteur dans l'exploration tactile

par Jean-Luc Anton

Thèse de doctorat en Sciences cognitives

Sous la direction de Yves Burnod.

Soutenue en 1996

à Paris, EHESS .


  • Résumé

    L'imagerie par resonance magnetique fonctionnelle (irmf) constitue une des techniques les plus performantes pour l'investigation des fonctions cerebrales chez l'homme (aspect non invasif, bonnes resolutions spatiale et temporelle, et analyse individuelle en relation avec l'anatomie), mais presente d'importantes sources de variabilite. Nous avons defini une methodologie originale de traitement du signal fonctionnel, qui permet d'extraire une information pertinente et robuste sur les fonctions cerebrales etudiees. Nous avons pris en compte le bruit qui entache les images, la derive temporelle, ainsi que l'influence des vaisseaux de grande taille. Nous avons developpe et applique une methode statistique originale (l'analyse conditionnelle) et des techniques de seuillage qui permettent de reveler des zones compactes impliquees dans l'execution d'une tache comportementale. L'extension spatiale de ces zones compactes permet de quantifier les activations revelees au niveau de differentes regions d'interet, definies a partir de l'anatomie corticale de chaque sujet. Nous avons mis au point une methode de comparaison intertache qui permet d'eliminer la variabilite inter-individuelle par regression lineaire. Nous avon tache qui permet d'eliminer la variabilite inter-individuelle par regression lineaire. Nous avons pu ainsi quantifier le degre de recouvrement entre les zones d'activations impliquees dans deux taches presentant des composantes fonctionnelles communes, et etablir les liens avec les operations effectuees par les populations de neurones corticaux. En particulier, nous avons etudie quatre taches de la main, presentant des composantes sensorielles et ou motrices en commun : mouvements des doigts, exploration haptique d'objets, stimulation tactile, stimulation proprioceptive. Nous avons montre que ces taches generent des activations dans les regions sensori-motrices primaires et associatives. L'analyse quantitative de la region du sillon central controlateral a revele des zones de recouvrement entre les activations induites par les differentes taches, et a permis de caracteriser precisement la distribution spatiale de ces activations.

  • Titre traduit

    From functional resonance magnetic imaging to activations of populations of neurons in human : study of the sensorimotor cortex during tactile exploration


  • Résumé

    Functional resonance magnetic imaging (fmri) is one of the most efficient techniques for understanding the cerebral functions in human (non-invasive, spatial and temporal resolutions, individual analysis in relation with the cortical anatomy), but it presents important variabilities. We defined an original method of analysis of the functional signal, which allows to extract robust informations on cerebral functions. We took into account the noise of the images, the temporal drift, as well as the influence of large vessels. We developed and applied an original statistical method (conditional analysis) and thresholding techniques that allow to reveal compact zones which are activated by the execution of a behavioural task. The spatial extension of these compact zones enables to quantify the activations revealed in different regions of interest that were defined on the basis of the cortical anatomy of each subject. We developed a method of comparison between tasks that permits to eliminate the individual variability thanks to a linear regression. We quantified thus the degree of overlap between activation zones involved in two tasks sharing common functional components, and we relate it to the operations of populationsticulartical neurons. In particular, we studied four tasks of the hand which present common sensorial and motor components: finger movements, haptic exploration, tactile stimulation, and proprioceptive stimulation. We found that these tasks produce activations in the primary and associative sensorimotor areas. Quantitative analysis in the region of the controlateral central sulcus revealed zones of overlap between the activations induced by the different tasks, and allowed to precisely define the spatial distribution of these activations.

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