Modélisation conjointe fonctionnelle et structurelle des modifications du cerveau humain liées à l'âge à l'aide de données EEG et d'images IRM

Functional and structural joint modelling of age-related changes in the human brain using EEG data and MRI images

• Auteur / Autrice : Farveh Daneshvarfard
• Direction : Fabrice Wallois, Hamid Abrishami-Moghaddam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie-Santé. Neurosciences - Traitement du signal
• Date : Soutenance le 07/01/2020
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec K. N. Toosi University of Technology (Tehran, Iran)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherches sur l'analyse multimodale de la fonction cérébrale (Amiens)
• Jury : Président / Présidente : Gholam Ali Hossein-Zadeh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Wallois, Hamid Abrishami-Moghaddam, Wiro Niessen, Gloria Menegaz, Mahdi Mahmoudzadeh
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wiro Niessen, Gloria Menegaz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement neurologique

Connectivité fonctionnelle

Cerveau -- Vieillissement

Mots clés libres

Modélisation conjointe

Modélisation fonctionnelle

Modélisation structurelle

Functional modeling

Structural modeling

Joint modeling

Résumé

Les nouveau-nés prématurés en bonne santé présentent de nombreuses capacités structurelles et fonctionnelles. La surveillance de la dynamique neurodéveloppementale du prématuré présente donc un grand intérêt. Nous avons effectué une analyse des réponses corticales, auditives, des nouveau-nés prématurés à des stimuli syllabiques répétitifs. Les amplitudes maximales de la réponse fréquentielle à la fréquence cible et à la première harmonique, ainsi que la cohérence de phase (PC) à la fréquence cible ont été extraites. Des corrélations positives significatives ont été observées entre l'âge, l'amplitude et la valeur de la PC à la fréquence cible. En outre, une latéralisation vers l'hémisphère droit sur de nombreux canaux a généralement été observée. Dans la partie suivante de la thèse, nous avons cherché à établir un lien entre les changements développementaux des réponses auditives corticales, caractérisés par la diminution de la latence du premier pic de la puissance de champ globale (GFP) des potentiels évoqués, et l'indice de myélinisation structurelle des zones impliquées dans l'audition, extraits à partir des images IRM d'enfants appariés pour l'âge. Les indices de maturation structurelle ont été calculés en tant que valeurs moyennes des intensités d'image T1w / T2w MR. Nous avons observé des corrélations significatives entre les indices de maturation des zones auditives impliquées et la latence du premier pic de GFP, ainsi qu'avec l'âge. Toutefois, ni l'indice de maturité structurel ni l'âge n'ont contribué à une variance supplémentaire significative de la latence du premier pic de GFP après prise en compte de la variance associée à l'autre paramètre

Normal healthy preterm neonates present many of the structural and functional capabilities of the human brain. Monitoring of developmental changes of the preterm brain, is therefore, of great interest in both functional and structural aspects. In the current thesis, we analyzed the preterm infants' auditory responses to repetitive syllabic stimuli. Peak amplitudes of the frequency response at the target frequency and the first harmonic, as well as phase coherence (PC) at the target frequency, were extracted. Significant positive correlations were observed between the age and the amplitude and PC value at the target frequency. Furthermore, right hemisphere lateralization over many channels was generally observed. In the next part of our analyses, we aimed to relate developmental changes of cortical auditory responses, characterized as the decrease of the first-peak latency of the global field power (GFP), to the structural myelination index of auditory-involved areas extracted from MR images of the infants at the same age. Structural maturation indices were calculated as the mean values of T1w/T2w MR image intensities. We observed significant correlations between the maturation indices of the auditory-involved areas and GFP first-peak latency, as well as age. However, neither the structural maturation index nor age contributed to significant additional variance in the GFP first-peak latency after accounting for the variance associated with the other parameter