Delineation of retinotopic visual areas in humans by functional MRI
Délinéation des aires visuelles rétinotopiques chez l'homme par IRM fonctionnelle
Résumé
Research on human vision greatly benefits from the possibility fMRI offers to delineate functional visual areas. This delineation is based on fMRI retinotopic mapping, a method that constitutes in itself a powerful tool for investigations on the healthy and pathologic visual system. In the work presented, delineation of visual areas provided the framework for the implementation and development of a variety of methods, for the visual stimulation, data acquisition and processing of structural and functional data. This document contains eight chapters. The three initial chapters contain basic notions of the neurology of vision, a presentation of MRI and fMRI acquisition procedures, as well as a formal analysis of the problem of delineation of visual areas using fMRI and a description of the state of the art. The fourth chapter presents the experimental protocols, in particular a discussion of the stimulus parameters, an optimization of the protocol for the acquisition of structural data, and a comparison of the EPI and 3D PRESTO sequences for functional data acquisition. The fifth chapter details the processing of structural data, including segmentation, construction of a model of the cortical surface, and flattening of the model. The sixth and last methodological chapter describes the processing of functional data. It contains a detailed description and discussion of the 3D processing of the data, of the assignment of data to the cortical surface model, and of the delineation of visual areas. The seventh chapter presents a reproducibility study of the methods used and describes their application to the localization of the cortical regions that respond preferentially to colored stimuli. The last chapter contains a general discussion of the methods and a presentation of possible ways to further improve them.
Pour l'étude de la vision chez l'homme, une carte maîtresse de l'IRMf réside dans la possibilité qu'elle offre de délinéer les aires fonctionnelles visuelles chez l'homme. Cette délinéation est réalisée à l'aide d'une cartographie rétinotopique qui constitue en soi une méthode formidable pour l'étude du système visuel sain et pathologique. Le travail présentée ici porte sur la mise en place de l'ensemble des méthodes permettant une délinéation des aires visuelles par cartographie rétinotopique ainsi que sur l'optimisation de certaines d'entre elles. Ce document est organisé en huit chapitres. Les trois premiers regroupent les bases neurologiques de la vision, les bases de l'IRM fonctionnelle, et une analyse formelle du problème de la délinéation des aires visuelles par IRMf ainsi qu'un état de l'art. Le quatrième chapitre présente le protocole expérimental, comportant notamment une discussion des paramètres des stimuli, une étude portant sur l'optimisation du protocole d'acquisition de données anatomiques, et une comparaison entre les séquences PRESTO 3D et EPI pour l'acquisition de données fonctionnelles. Le cinquième chapitre présente le traitement de données anatomiques, qui aboutit par un modèle plane du cortex cérébral. En fin, le sixième chapitre décrit la chaîne de traitement de données fonctionnelles. Il comporte une description et discussion détaillée du traitement tridimensionnel des données, de l'attribution de ces données au modèle de la surface corticale, et de la délinéation des aires visuelles. Le septième chapitre présente une étude concernant la reproductibilité de la méthode décrite et une application de celle-ci à la localisation des régions corticales sensible à la couleur. Le dernier chapitre comporte une discussion générale des méthodes décrites et une présentation des perspectives méthodologiques.
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