Modélisation de l'organisation fonctionnelle de la lecture chez le sujet sain : Etude en EEG-HR par reconstruction de sources et modèles causaux dynamiques. Applications aux patients épileptiques

anatomo-functionnal organization of reading process in healthy subjects and application to epileptic patient : Study in EEG with source reconstruction and dynamic causal modelling

• Auteur / Autrice : Gaëtan Yvert
• Direction : Monica Baciu, Olivier David
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives, psychologie et neurocognition
• Date : Soutenance le 18/06/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale ingénierie pour la santé, la cognition, l'environnement (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Grenoble - Laboratoire de psychologie et neurocognition (Grenoble ; Chambery ; 1996?-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Schwartz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Tallon-Baudry, Jeremy Mattout
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fanny Meunier, Christophe Michel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reconnaissance des mots

Mots clés libres

Lecture

EEG

DCM

Reading

EEG

DCM

Résumé

L'écriture et donc a fortiori la lecture est une invention trop récente pour que le substrat neuronal sous tendant ce processus cognitif ait évolué pour se spécialiser dans la reconnaissance visuelle des mots. Ainsi les régions fonctionnelles de la lecture repose à la fois sur les aires corticales dédiées au langage et à la reconnaissance visuelle des objets. Cependant, l'identification complète nécessite au delà du décryptage orthographique, le décodage phonologique ainsi que la récupération de la sémantique. De très nombreuses études en neuroimagerie et en particulier l'IRM se sont intéressées à la localisation des différentes aires fonctionnelles sous tendant ces différentes taches cognitives. Cependant la faible résolution temporelle de l'IRM n'a pas permis de mettre en évidence la dynamique d'intégration au sein du réseau fonctionnel de la lecture. Les enregistrements électrophysiologiques, comme l'EEG, permettent la mise en évidence de la dynamique neuronale grâce à son excellente résolution temporelle. Cependant, la localisation des aires corticales ayant générés les courants de scalp est un problème méthodologique très complexe. Depuis une dizaine d'année, de nombreuses avancées majeures ont été effectuées dans la localisation de source en utilisant des méthodologies nouvelles permettant ainsi de mettre en évidence à la fois les régions fonctionnelles impliquées dans le traitement cognitif ainsi que la dynamique temporelle d'intégration au sein du réseau. Par ailleurs, d'une vision localisationniste, les recherches actuelles tendent vers une vision hodotopique où la fonction d'une région dépend plus de ses connections avec les autres régions du réseau que de sa localisation précise. De nouvelles méthodologies comme les modèles causaux dynamiques permettent de mettre en évidence la structure du réseau et de son fonctionnement. L'objectif de cette thèse a été d'utiliser les derniers outils méthodologiques mis au point afin non seulement de mettre en évidence le réseau de la reconnaissance visuelle des mots mais aussi de proposer un modèle théorique de l'intégration fonctionnelle. En particulier, nous avons mis en évidence l'importance des connexions feedback sur le traitement bottom up de la reconnaissance visuelle des mots à l'instar des objets. Par ailleurs, nous avons appliqué ces méthodologies chez le patient épileptique afin de mettre en évidence les réorganisations fonctionnelles induites par la présence d'un foyer au niveau des régions temporales gauche.

Writing and then a fortiori reading is a too recent invention for evolution to develop a specialized neuronal substrate sustaining the visual word form recognition. Thereby functional region underlying reading process rest on cortical area dedicate to language and visual recognition of objects. However, complete identification of a word requires beyond the orthographic decryption, phonological decoding and semantic recovery. Numerous neuroimaging studies and in particular with fMRI have tried to localize the functional regions sustaining these different cognitive processes. Nonetheless, the weak temporal resolution of fMRI do not allowed revealing the dynamic of integration within the reading network. Electrophysiological recording as EEG permit to show the neuronal dynamic thanks to its excellent temporal resolution. However, localization of the cortical area having generate the scalp electrical field is a complex methodological issue. Since a decade, numerous breakthroughs in methodology allow not only to localize functional region but also the temporal dynamic of their interaction. Moreover, from a localisationnist point of view, current research have adopted an hodotopic vision supposing that the function of a region is more depend of its connectivity with the other region of the network than of its precise location. New methodologies as dynamic causal modeling permit to show the network structure and its dynamic integration. The goal of this thesis has been to use latest methodological development to reveal not only the network of the word recognition, but also to propose a functional model of the integration of the visual stimuli within this network. In particular, we have shown the importance of feedback connection on bottom up processing in word recognition as it has been shown for objects recognition. In addition, we have applied those methodologies to epileptic patients to reveal the influence of a left temporal lesion on the functional reorganization of the reading network.