Mise en correspondance architecturale de cerveaux aux plissements incompatibles

par Miguel Guevara

Projet de thèse en Sciences de l'information et de la communication

Sous la direction de Jean-François Mangin et de Denis Riviere.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec Unité d'analyse et de traitement de l'information (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 30-09-2017 .


  • Résumé

    La morphologie des plissements du cortex est propre à chaque être humain, à l'instar des empreintes digitales. La variabilité géométrique sous-jacente est un problème pour les projets de cartographie fonctionnelle du cerveau, car personne ne sait comment aligner correctement deux cerveaux aux plissements incompatibles. Depuis 25 ans, le laboratoire d'analyse d'images de Neurospin développe un programme de recherche visant à modéliser la variabilité normale de cette morphologie corticale [1] (http://brainvisa.info). Ce programme de recherche est en passe de faire émerger un dictionnaire de tous les motifs observés fréquemment dans la population générale à partir de plusieurs dizaines de milliers de cerveaux. Pour chaque région, ce dictionnaire proposera à terme 1) une liste de cerveaux modèles moyens aux morphologies incompatibles, 2) la correspondance architecturale entre ces modèles [2]. Le but de cette thèse est la conception de la méthodologie permettant d'établir ces correspondances. La stratégie escomptée s'appuie sur une base de données publique hors norme issue du Human Connectome Project (http://www.humanconnectome.org/). Cette base permet pour chaque sujet de disposer simultanément d'une parcellisation architecturale du cerveau en plusieurs centaines d'aires et d'un « tractogramme » des faisceaux de fibre avec une résolution inégalée. Pour chaque région du cerveau, les 1200 cerveaux du HCP seront d'abord regroupés en fonction du cerveau modèle le plus compatible, puis comparés afin de faire émerger une architecture moyenne spécifique à ce modèle. Dans un second temps, le travail consistera à trouver la correspondance entre ces architectures moyennes. Ces correspondances permettront de proposer un nouveau cadre permettant de comparer des cerveaux aux morphologies incompatibles en garantissant une mise en correspondance correcte de leurs architectures.

  • Titre traduit

    Architectural alignment of brains with incompatible folding patterns


  • Résumé

    We are seven billion humans with unique cortical folding patterns. This variability is a problem for brain mapping because nobody knows how to align brains with incompatible folding patterns. For the last 25 years, the image analysis lab of Neurospin has been developing a research program aiming at modelling the normal variability of the cortical morphology [1] (http://brainvisa.info). This program is on the verge to yield a dictionary of all the frequent folding patterns in the general populations computed from thousands of brains. For each region, this dictionary aims at proposing 1) a list of template brains with incompatible folding patterns, 2) the architectural match across these template. This PhD objective is the design of the methodology used to infer this matching. The strategy will build upon the outstanding public database generated by the Human Connectome Project (http://www.humanconnectome.org/). For each subject, this database includes a parcellation of the cortex in hundreds of architectural areas and the possibility to infer a high resolution tractogram of fiber bundles. For each brain region, the 1200 HCP's subject will be gathered according to their proximity to the dictionary templates. Then, for each template, group analysis will provide a specific average architecture. Finally these average architectures will be matched across templates. The resulting dictionary will allow a new brain mapping framework allowing architecturally compliant group analysis across subjects with incompatible folding patterns.