Étude des caractéristiques hémodynamiques régionales du cerveau humain et de la contribution des facteurs neuronaux et physiologiques à l'émergence d'une connectivité dynamique fonctionnelle avec de nouveaux outils d'analyse et d'imagerie multimodale

 

Georgios Mitsis

Université McGill

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2018-2019

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) a permis de visualiser comme jamais la structure et la fonction du cerveau humain. Dans de nombreux cas, cette technique constitue l'étalon-or actuel pour comprendre le cerveau sain et malade, qui s'est généralisé à des fins de recherche et de clinique. Plus précisément, l'IRM fonctionnelle (IRMf) nous a permis de comprendre comment différentes régions du cerveau répondent à différents stimuli, notamment des images, des sons et des mouvements. Nous comprenons également mieux comment ces différentes régions interagissent ensemble pour traiter des stimuli simples et plus complexes. Il a été démontré que les capacités exceptionnelles du cerveau dépendent largement de ces interactions, dont l'ensemble constitue la connectivité cérébrale. Les interactions qui se produisent lorsque le sujet est au repos (connectivité à l'état de repos) sont particulièrement intéressantes, car elles constituent un outil diagnostique et clinique très prometteur. L'IRMf est cependant une technologie très complexe et les images produites dépendent de nombreux facteurs différents, outre l'activation cérébrale sous-jacente. Plus précisément, elles dépendent des battements du cœur et des mouvements de la respiration du sujet ainsi que de nombreux autres paramètres physiologiques.

Nous utiliserons des outils mathématiques et des méthodes expérimentales de collecte de données avancés afin de comprendre précisément l'effet de ces paramètres physiologiques sur les images de résonance magnétique afin d'améliorer leur qualité et aussi de comprendre comment ils affectent les caractéristiques des mesures de la connectivité. Nous recueillons des données auprès d'humains en bonne santé en utilisant de nombreuses méthodes d'imagerie différentes, notamment l'IRMf, l'échographie, la spectroscopie fonctionnelle et l'électroencéphalographie en même temps que l'IRMf et nous recueillons également des données physiologiques telles que l'électrocardiogramme, la pression artérielle, les gaz du sang et la respiration dans l'appareil d'IRMf. Nous allons ensuite combiner ces données en concevant de nouveaux outils mathématiques afin de mieux comprendre la connectivité cérébrale ainsi que son évolution dans le temps, chez la personne qui exécute une tâche ou est au repos. Nous jetterons un nouvel éclairage sur la fonction du cerveau, qui permettra d'interpréter avec plus de précision les images de résonance magnétique. Le projet peut également permettre d'identifier de meilleurs biomarqueurs diagnostiques pour différents troubles neurologiques, pour lesquels il a été démontré que la connectivité, en particulier celle à l'état de repos, est modifiée.