Imagerie Optique: Applications - Master Physique
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Imagerie Optique: Applications Ivo VANZETTA (Equipe DyVA, INCM-CNRS UMR 6193, Université de la Méditerranée, Marseille) Signaux Intrinsèques hemodynamiques L’activité neuronale augmente localement les besoins métaboliques des neurones activées et de la glia atours. A travers des mécanismes plus ou moins complexes, ça change: (i) l’oxygénation sanguine, (ii) le débit sanguin (iii) le volume sanguin. Ces variables interagissent de façon complexe. Ce couplage neuro-vasculaire est à la base des méthodes d’imagerie fonctionnelle « hémodynamiques »: (PET, IRMf, OIS) L’imagerie optique intrinsèque peut donc être utilisée pour explorer l’architecture fonctionnelle du cortex… dominance oculaire (vision de profondeur) orientation (forme) retinotopie (organisation spatiale) anatomie 5mm Un petit changement de magnification... 1mm dominance oculaire (vision de profondeur) orientation (forme) Signaux Intrinsèques (hémo) Imagerie spectroscopique optique Malonek & Grinvald, 2006 Red-blood cell tracking: flux sanguin en 2D (Vanzetta, Deneux, Faugeras & Masson, Proc. ISBI-IEEE, 2006) 1mm avec: T.Deneux, M. Pechaud, R. Deriche, O. Faugeras (ENS, INRIA) Signaux Intrinsèques (hémo) Imagerie spectroscopique optique Malonek & Grinvald, 2006 Red-blood cell tracking: flux sanguin en 2D (Vanzetta, Deneux, Faugeras & Masson, Proc. ISBI-IEEE, 2006) 1mm avec: T.Deneux, M. Pechaud, R. Deriche, O. Faugeras (ENS, INRIA) pour mieux comprendre la contrepartie neuronale du signal BOLD: Cas de la non-linéarité du lien neuro-vasculaire. BOLD Resp. Pourquoi la prédiction des reponses IRMf longues à partir de réponses courtes mesurées est-elle mauvaise? - Le lien neuro-hémo est non-linéaire Li ne Du ar rat ! ion (s) n- Neuronal Resp. (VSD) No St i n(s) mu Li lus ne Du ar rat ! ion Laser Doppler Flow Resp. (Laser D.) + lus OIS mu + No VSDI Sti Approche multiparametrique: Volume Resp. (O.I.) Response Amplitudes to stimuli of various (short) durations (0.2-2s) Neuronal Resp. (VSD) avec: T. Deneux & O. Faugeras (ENS, INRIA, Sophia-Antipolis) Imagerie optique dans l’oeil flux sanguin Exudative AMD: Vitesse diminuée du flux retinien (Optical Imaging Ltd) Imagerie optique dans l’oeil flux sanguin Exudative AMD: Vitesse diminuée du flux retinien (Optical Imaging Ltd) Imagerie optique dans l’oeil – signal fonctionnel (1) 1 sec flash vert 6 sec Illumination NIR 7 Stimulus en form de croix (562 +/- 22 nm) Reflectance NIR retinienne : Reflectance NIR retinienne : Image sans stimulus Image avec stimulus: signal fonctionnel retinien (0.1%) Imagerie optique dans l’oeil – signal fonctionnel (2) 1 sec flash vert 6 sec Illumination NIR 7 Stimulus en form de croix (562 +/- 22 nm) Reflectance NIR retinienne : Reflectance NIR retinienne : Image sans stimulus Image avec stimulus: signal fonctionnel retinien (0.1%) Application: detection et cartographie “automatiques” des lesions retiniennes, sans nécessité de feedback par le patient Imagerie optique dans l’oeil – signal fonctionnel (2) 1 sec flash vert 6 sec Illumination NIR 7 Stimulus en form de croix (562 +/- 22 nm) Reflectance NIR retinienne : Reflectance NIR retinienne : Image sans stimulus Image avec stimulus: signal fonctionnel retinien (0.1%) Application: detection et cartographie “automatiques” des lesions retiniennes, sans nécessité de feedback par le patient Application en Neurosciences (Conclusions) Comme ces approches peuvent aider à une meilleure compréhension du fonctionnement du cerveau? Choisir la méthode/signal (ou une combinaison de) en fonction de la question posée: Dynamique spatio-temporelle; output vs. local processing : fluorescence VSD et imagerie calcique. Architecture fonctionnelle (statique) : signaux intrinsèques (hémodynamiques et autofluorescence) VSDI, calcium, autofluorescence, signaux intrinsèques etc. permettent d’explorer l’interaction entre métabolisme et activité électrique (e.g. l’allocation de ressources neuronelles et métaboliques par l’attention). Cette information est importante pour comprendre le cerveau biologique, qui ne peut pas être réduit à un « réseau neuronal ». MERCI !
