Coopération locale de recherche (COLOR-2002): IRMf & Vision
Objet
de la proposition
Bilan de l'action
Color-2002 : IRMf
Equipes
concernées
Descriptif
scientifique
Modalités de la
collaboration
Ressources
utilisées
Interaction
avec une ARC ou ARI
Organiser un cycle d'expériences en IRM fonctionnel au centre
de la Timone à Marseille, équipé d'une machine IRM
récente (3 Teslas), afin
- d'étudier certains aspects du système visuel humain
(specificites fonctionnelles des aires du cortex visuel, dynamique des
activations),
- d'accroitre la performance et la portee du processus d'acquisition
des cartes retinotopiques (notamment concernant l'aire MT),
- de mettre au point et valider divers paradigmes experimentaux et des
traitement de séquences d'IRM fonctionnelles originaux,
- de valider et de promouvoir nos propres logiciels de traitements des
donnees cerebrales (analyse des signaux fonctionnels, segmentation de
l'image anatomique, gonflement de la surface corticale),
- d'ameliorer les competences experimentales en terme de projection de
stimuli visuels dans la salle du scanner.
Au dela de cette veille technologique, et de la précieuse expertise obtenue auprès de ces collègues des sciences de la vie au cours de nos échanges, le site de Marseille est apparu comme le lieu privilégié pour mettre en oeuvre les expérimentations d'imagerie cérébrale. Ce sera par ailleurs le cas pour l'implantation de la machine de mesure de MEEG co-financée par l'INRIA.
De notre côté nous ne manquerons pas de mettre à disposition l'expertise acquise concernant l'acquisition des cartes retinotopiques, processus de calibration pour toute experience sur le systeme visuel, ainsi que de proposer en béta test, nos logiciels de recalage, de normalisation, de segmentation et de gonflement de la surface corticale et éventuellement d'interpolation de données IRMf que les collègues marseillais souhaitent évaluer. A l'instar de la precedente action COLORS, au bout de cette chaine le système d'analyse de l'activité cérébrale développé dans le cadre de la thèse de Bertrand Thirion sera validé et comparé au ``standard'' actuel (SPM).
Cette nouvelle action COLORS permet donc de renforcer une collaboration régionale durable avec des partenaires indispensables pour nos projets d'etude du systeme visuel humain via IRMf.
Cette proposition se déroule sur 1 an .
Bilan de l'action "Color 2002 : IRMf" :
- Cette action ``colors'' fait suite à une première cooperation locale de recherche (COLOR 2002 : IRMf) et s'insere egalement au groupe de travail ``GT IRM'' mis en place par Mireille Besson dans le but de fédérer sur Marseille et au niveau régional les actions de recherches liés à cette modalité d'imagerie cérébrale.
- C'est en réalisant de bout en bout une
expérimentation effective de perception visuelle avec des
spécialistes du domaine que nous avons pu réellement
valider nos méthodes et outils. Le site marseillais offre au dela
du prêt de la machine elle-même ,un système de
stimulation visuel et un environnement humain et matériel
permettant de mener cette expérience à un moindre
coût.
Ce travail a permis de systématiser notre coopération
avec le centre d'imagerie cérébrale régional de
Marseille pour des études méthodologiques ou liés
à la perception visuelle.
- De nouvelles experimentations sont prevues des janvier 2003, dans
la continuite des precedentes. Un rapport de recherche INRIA devrait
paraitre au premier trimestre 2003 pour presenter les travaux effectues
sur la retinotopie.
Publications:
@TechReport{ wotawa:02,
author = {Wotawa, N.},
title = {Une experience de retinotopie par IRM
fonctionnelle},
year = 2002,
month = sep,
url = {file:/home/vthierry/net/kraken/./ftp/Publications/2002/wotawa%3a02.ps.gz}
,
institution = {DEA Mathematiques, Vision, Apprentissage,
ENS-Cachan},
keywords = {Retinotopie; IRMf}
}
@TechReport{ thirion-faugeras:01,
author = {Thirion, Bertrand and Faugeras, Olivier},
title = {Activation detection and characterisation in brain
fMRI sequences. Application to the study of monkey
vision.},
year = 2001,
month = jun,
institution = {INRIA},
number = {RR-4213}
}
- Projet Odyssée, INRIA Sophia-Antipolis (file:/home/vthierry/net/kraken/./presentation/index.fr.html)
- Laboratoire de Neurosciences Fonctionnelles (LNF), Institut de Neurosciences Physiologiques et Cognitives (INPC), CNRS, Marseille (http://vision6.cnrs-mrs.fr/~gsm)
- Centre d'IRM fonctionnelle de Marseille (http://irmfmrs.free.fr)
Projet pour des experiences liees a l'etude du systeme visuel humain via IRMf.
Motivations
- Controler la presentation des stimuli visuels ainsi que la chaine
complete des acquisitions IRMf et des traitements associes.
- Elaborer de nouveaux paradigmes experimentaux adaptes aux contraintes
de l'IRMf afin d'etudier le systeme visuel humain (specificites
fonctionnelles des aires, notamment dans le traitement du mouvement,
etude du "motion transparency").
- Comparaison de differents outils de traitements des donnees IRMf (SPM
vs outils developpes au sein du laboratoire).
- Comparer et/ou combiner differents dessins experimentaux
(mono-evenementiels, en blocks).
- Etudier et etendre de nouvelles techniques telles que les procedures
d'adaptation.
Trois experiences principales sont envisagees.
Conclusion :
Ces differentes experiences se feront en collaboration avec l'equipe vision du CNRS pour les aspects lies a la psychophysique, a la generation des stimuli et a la modelisation et l'interpretation des resultats et avec l'equipe du centre IRMf pour les aspects tehniques inherents a l'IRM et au systeme de presentation des stimuli.
Les resultats experimentaux conduiront a des publications, ou l'accent sera mis sur la modelisation mathematiques des resultats obtenus, tache plus specifique du laboratoire Odyssee. Nous pourrons egalement utiliser et eprouver les methodes elaborees par B. Thirion dans le cadre de son travail de these. Ces experiences seront en outre une partie du support du travail de these de N.Wotawa au sein du projet Odyssee.
Enfin, ces travaux permettront de renforcer et de formaliser via les publications envisagees la collaboration tripartite centre IRMf de la Timone - LNF de Marseille - equipe Odyssee.
Projet Odyssée
Olivier Faugeras : Responsable du projet.
Bertrand Thirion : Validation de la chaine de
traitement de séquences IRMf mise en oeuvre dans le cadre de sa
thèse.
Thierry Vieville : Aide à la
réalisation du projet et à faire le lien avec
l'étude de la vision biologique.
Nicolas Wotawa : Mise en place et réalisation des
expériences dans le cadre de sa thèse.
Autres partenaires INRIA :
Les
collègues du projet Epidaure seront consultés au cours du
déroulement de ce projet dans le cadre des actions de recherche
en commun sur ce sujet, notamment concernant les aspects de traitement
des images anatomiques (extraction et gonflement de la surface
corticale) et de leurs relations avec les images fonctionnelles
(projection des resultats sur la surface corticale).
Laboratoire de Neurosciences Fonctionnelles
(CNRS, Marseille)
Eric Castet : Psychophysicien, specialiste de la vision
Guillaume Masson : Psychophysicien, specialiste de la
vision (aspects occulo-motricite)
Centre d'IRMf
Mireille Besson : Animatrice du groupe de travail IRMf.
Jean-Luc Anton : Ingénieur du centre IRMf,
gère et maintient le parc de softwares.
Bruno Nazarian : Ingenieur, gere la mise en place des
expériences (logiciels et projection video, synchronisation,...).
Muriel Roth : Physicienne du centre IRMf, en charge du
scanner (gestion des sequences, aspects securite, ...).
11.500 euros : cette somme servira :
- A couvrir les fais de formation au logiciel
LabView
= 1000 euros
- A couvrir les frais de déplacement
Sophia-Antipolis/Marseille.
10 voyags à
1kF
= 1500 euros (environ)
- A couvrir les frais de manipulation au centre IRMf (scanner + dedommagement des sujets) 20 demi-journees x 450 euros = 9000 euros (environ)
soit un TOTAL de 11.500 euros.
Interaction avec une action de recherche collaborative INRIA (ARC) ou avec une action de recherche incitative (Ministère de la Recherche)
A l'heure actuelle, aucune collaboration n'a encore été formalisée entre l'INRIA et le centre IRMf, ni meme avec l'équipe de vision du CNRS de Marseille. Toutefois,
Ce projet s'articule avec l'action de développement IRMfanimée par le projet Epidaure et à laquelle le projet Odyssee participe : il permettra à la fois de valider en ``grandeur nature'' les outils de recalage et de traitement des données cérébrales mis au point dans le cadre de cette ARC et de commencer à disséminer ces outils au niveau régional.
Ce projet s'articule aussi avec le projet Européen Mapawamo de manière doublement complémentaire : en fournissant des données sur l' homme complémentaires des données acquises sur le singe au niveau du projet Mapawamo et en permettant la mise en ouvre complète de la chaine de traitement dont les modules ont été développés précédemment (analyse des donnees anatomiques, des donnees fonctionnelles, experience de retinotopie).
Bibliographie
[Grill-Spector]
Grill-Spector K., Malach R. (2000)
fMR-adaptation : a tool for studying the functional properties of human
cortical neurons
Acta Psychologica 107:293-321
[Huk]
Huk A.C., Dougherty R.F., Heeger D.J. (2002),
Retinotopy and Functional Subdivision of Human Areas MT and MST
The Journal of Neuroscience, 22(16):7195-7205
[Sereno]
Sereno MI, Dale AM, Reppas JB, Kwong KK, Belliveau JW, Brady TJ,
Rosen BR, Tootel RBH (1995),
Borders of multiple visual areas in humans revealed by functional
magnetic resonance imaging
Science 268:889-893
[Tootel]
Roger B. H. Tootell, Janine D. Mendola, Nouchine K. Hadjikhani, Patrick
J. Ledden, Arthur. K. Liu, John B. Reppas, Martin I. Sereno, and Anders
M. Dale
Functional Analysis of V3A and Related Areas in Human Visual Cortex
J. Neurosci. 1997 17: 7060-7078.