Low-level visual cortex and motion perception : an MRI study

par Nicolas Wotawa

Thèse de doctorat en Automatique, traitement du signal et des images

Sous la direction de Olivier Faugeras.

  • Titre traduit

    Système visuel cortical de bas-niveau et perception du mouvement : une étude par IRM


  • Résumé

    L'évolution des technologies d'imagerie cérébrale alliée au développement d'algorithmes spécifiques de traitement d'images permettent d'améliorer nos connaissances sur le fonctionnement du cerveau, en particulier s'agissant de la perception visuelle. L'objectif de ce travail de thèse est de contribuer à la compréhension des aires corticales impliquées dans la perception visuelle du mouvement chez l'homme, en analysant l'information des signaux de différentes modalités complémentaires d'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Une première partie concerne l'identification individuelle des aires visuelles de bas-niveau. Nous détaillons la méthode de cartographie rétinotopique par IRM fonctionnelle (IRMf) que nous avons développée, depuis la conception des stimuli visuels à l'analyse anatomo-fonctionnelle finale. Par ailleurs, une localisation fonctionnelle du complexe hMT/V5+ est obtenue par un paradigme en bloc. Ces méthodes, optimisées suivant certains paramètres de la stimulation, permettent d'extraire pour tout individu des Régions d'Intérêt homogènes. Dans un deuxième temps, nous proposons une caractérisation fonctionnelle des différentes aires visuelles primaires. En se fondant sur le paradigme récent d'IRM d'adaptation qui permet d'étudier la sensibilité d'une région cérébrale à des variations quantitatives d'un paramètre de la stimulation, nous démontrons une différenciation de la sensibilité à la direction du mouvement dans les aires étudiées. Enfin, nous décrivons une expérience combinant les modalités d'IRMf et d'IRM de diffusion (IRMd) dans le but d'étudier la connectivité anatomique au sein du cortex visuel primaire. Cette caractérisation, établie en s'appuyant sur des algorithmes récents de cartographie des fibres de matière blanche, donne des indices sur le réseau d'aires notamment impliquées dans le traitement du mouvement visuel.


  • Résumé

    The evolution of cerebral imaging technologies combined with specific image processing algorithms contribute to improving our knowledge of the brain functioning, in particular regarding visual perception. This thesis contributes to current understanding implied in visual motion perception in humans, based on complementary information brought by different Magnetic Resonance Imaging (MRI) modalities. The first part of this work focuses on functional MRI (fMRI) identification of low-level visual areas. We detail the fMRI retinotopic mapping procedure we developed, from the stimulus design to the final anatomo-functional analysis. A specific functional localization of the hMT/V5+ complex is also obtained with a block design. These methods, optimized according to some stimulation parameters, allow the extraction of individually defined and homogeneous Regions Of Interest (ROI). In the second part, we characterize functionally these previously identified low-level visual areas. Based on the recent fMR-Adaptation paradigm, which allows to investigate the sensitivity of a cortical region to quantitative variations of a given feature, we demonstrate a functional differentiation across areas regarding their relative sensitivity to visual direction of motion. Lastly, we combine fMRI and Diffusion Tensor MRI (DTI) to study the anatomical connectivity within the low-level visual cortex. Based on state of the art white matter fibers mapping algorithms, this characterization gives insights on the network of areas implied, among others, in visual motion processing.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (248 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 225-247. Résumés en français et en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06NICE4008
  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 06NICE4008bis
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