Statistical signatures of learning in the olfactory bulb and a new approach to image stack segmentation - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Statistical signatures of learning in the olfactory bulb and a new approach to image stack segmentation

Signatures statistiques de l'apprentissage dans le bulbe olfactif et nouvelle approche pour la segmentation d'images empilées

Corentin Guérinot

Résumé

With the development of genetically encoded fluorescent calcium indicators, recording neurons with 2-photon microscopy in an awake, behaving animal has become an important neuroscience technique which allows to correlate behavior and neuronal activity, providing a better understanding of the learning and memory circuits. The main focus of this thesis has been to identify statistical signatures of learning in the neural activity of olfactory bulb granule neuron dendrites recorded using 2-photon calcium imaging as the animal performed an operant conditioning task. We employ self-supervised learning to project dendrite activity time-series into a low-dimensional latent space. Performing supervised classification on compressed representations show that neural activity strongly predicts odors presented to the animal and the reward received. We next identify a robust signature of the animal’s learning encoded in the neural signal. In the second part of the thesis, we aim to ease and accelerate dendrite structures segmentation in microscopic images. Visualization and interaction with complex 3D data can be improved by virtual reality. We allow users to easily provide image annotations, from which we apply a cloud based one-shot learning to segment microscopic and medical images, allowing fast computation and robust accuracy.
Le développement d'indicateurs fluorescents au calcium autorisant l'acquisition de l'activité neuronale a fourni une meilleure compréhension des circuits de l'apprentissage et de la mémoire. Dans cette thèse, nous avons voulu identifier des signatures statistiques de l'apprentissage dans l'activité des dendrites des cellules granulaires du bulbe olfactif, enregistrées par imagerie calcique à deux photons pendant que l'animal effectuait une tâche de conditionnement opérant. Après avoir projeté les données d'activité neuronale dans un espace latent de faible dimension, une classification supervisée sur ces représentations compressées a montré que l'activité neuronale prédit fortement les odeurs présentées à l'animal et la récompense reçue. Nous avons ensuite identifié une signature robuste de l'apprentissage encodée dans le signal neuronal. Dans une deuxième partie, nous cherchons à faciliter et accélérer la segmentation de structures dendritiques. La réalité virtuelle est particulièrement adaptée à la visualisation et l'interaction avec des données en 3D. En simplifiant l'annotation d'images, nous avons pu appliquer un apprentissage "one-shot", dans le cloud, pour segmenter des images microscopiques et médicales, permettant un calcul rapide et précis.
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GUERINOT_Corentin_these_2022.pdf (39.5 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03872537 , version 1 (25-11-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03872537 , version 1

Citer

Corentin Guérinot. Statistical signatures of learning in the olfactory bulb and a new approach to image stack segmentation. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2022. English. ⟨NNT : 2022SORUS141⟩. ⟨tel-03872537⟩
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