Piste pédagogique : Localisation des aires visuelles de bas niveau et organisation rétinotopique -- sujet 131311
Origine des images
Wotawa Nicolas, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique, Université de Nice-Sophia Antipolis - UFR Sciences Ecole Doctorale STIC, 2004 route des lucioles, BP 93, 06902 Sophia Antipolis.
http://www-sop.inria.fr/
Publication scientifique de référence
WOTAWA Nicolas, THIRION Bertrand, CASTET Eric, ANTON Jean-Luc et FAUGERAS Olivier. Human Retinotopic Mapping Using fMRI - Rapport de recherche INRIA ISSN 0249-6399- N° 5472, January 2005.
Paradigme de construction des images fonctionnelles
Les images fonctionnelles de vision et rétinotopie sont obtenues lors de l'observation binoculaire de mires qui présentent des stimuli vidéo circulaires. L'objectif est de stimuler localement et périodiquement l’ensemble du champ visuel du sujet qui fixe une mire centrale. Les stimuli sont périodiques avec une fréquence lente (18Hz), l'analyse des données fonctionnelles amène à rechercher des activations de groupe de neurones selon la même fréquence (dans ce cas, c'est une analyse par transformée de Fourier qui permet de repérer les décalages temporels dans l'activation des neurones).
L’image fonctionnelle IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieAnglepolaire a été construite en utilisant comme stimulus visuel un secteur en rotation présenté sous forme de vidéo (Figure 1A et animation). Les groupes de neurones sont sensibles à la position angulaire du secteur avec le même principe de décalage temporel des activations selon la position du stimulus. Le secteur tournant, dont la position est repérée par son angle polaire, parcourt les hémi-champs visuels.
L’image fonctionnelle IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieExcentricite a été construite en utilisant comme stimulus visuel des anneaux en expansion ou en contraction présentés sous forme de vidéo (Figure 1B et animation). Les groupes de neurones activés par la partie centrale du champ visuel le sont en premier par rapport aux autres qui sont activés par les parties plus périphériques du champ.
Exploitation pédagogique : rétinotopie des aires visuelles de bas niveau
On peut superposer l’image fonctionnelle IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieAnglepolaire à l'image anatomique obtenue chez le même sujet (IRMsujet131311anat).
Choisir alors comme palette d’affichage de l'image fonctionnelle « blue-red fusion » pour obtenir le codage du champ visuel correspondant à celui du stimulus du secteur angulaire tournant (Figure 1A).
On observe que lorsque le stimulus du secteur angulaire tournant parcourt les différentes régions du champ visuel, il active spécifiquement différentes régions des aires visuelles primaires situées au niveau du lobe occipital. On retrouve au niveau des aires visuelles de bas niveau une organisation fonctionnelle topique (les différentes régions du champ visuel sont traitées au par des régions différentes du cortex visuel) appelée rétinotopie.
Les deux hémi-champs visuels droit et gauche se projettent respectivement sur les cortex occipitaux des deux hémisphères controlatéraux.
On peut également superposer l’image fonctionnelle IRMsujet131311fonctionVisionRetinotopieExcentricite à l'image anatomique (IRMsujet131311anat) obtenue chez le même sujet.
Choisir comme palette d’affichage de l'image fonctionnelle « blue-red fusion » pour obtenir le codage du champ visuel correspondant à celui du stimulus de l’anneau en expansion ou en contraction (Figure 1B).
On observe que lorsque le stimulus de l’anneau en excentricité parcourt les différentes régions du champ visuel, il active spécifiquement différentes régions des aires visuelles primaires situées au niveau du lobe occipital. On retrouve au niveau des aires visuelles de bas niveau une organisation fonctionnelle topique (les différentes régions du champ visuel sont traitées par des régions différentes du cortex visuel) appelée rétinotopie.
La partie centrale du stimulus active des groupes de neurones proches du pôle occipital, alors que les régions périphériques du stimulus sont projetées sur les parties plus antérieures de la surface corticale. La coordonnée d’excentricité est «encodée» dans la direction postéro-antérieure.
Les seuils de visualisation des images fonctionnelles sous Edu Anatomist sont à fixer à 0 pour le seuil inférieur et 100 pour le seuil supérieur.
ATTENTION : le mode de codage couleur des images fonctionnelles proposées ne correspond pas à la signification statistique de l’activation des différentes régions cérébrales mais au codage des régions du champ visuel testées :
- codage avec des couleurs froides (bleu) lorsque le secteur en rotation parcours la partie droite du champ visuel et avec des couleurs chaudes (orange / rouge) lorsqu’il parcours la partie gauche ;
- codage avec des couleurs froides (bleu) lorsque l’anneau en expansion ou contraction parcours la partie centrale du champ visuel et avec des couleurs chaudes (orange / rouge) lorsqu’il parcours la partie périphérique ;
Une mise en corrélation dynamique des stimuli visuels et de la réponse corticale est proposée dans les animations présentées ci-dessous :
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A : Réponse corticale enregistrée lors d'une stimulation visuelle par un secteur en rotation. Télécharger l'animation au format .mpeg |
B : Réponse corticale enregistrée lors d'une stimulation visuelle par des anneaux en expansion. Télécharger l'animation au format .mpeg |
De même les résultats sont présentés sous forme statique avec le test du secteur angulaire en rotation à droite et le test d’excentricité à gauche pour une coupe sagittale (Figure 2A) et pour une coupe transversale (Figure 2B).
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| A : coupe sagittale | B : coupe transversale |
Caractéristiques techniques
Imageur BRUKER MEDSPEC 30/80 AVANCE Aimant à haut champ : 3 Tesla (Sensibilité à l’activité cérébrale). Système de gradients très puissant (45mT/m, Résolutions spatiale et temporelle).
Accéder au dossier : Vision
Dossier permettant d'approfondir le thème relatif aux images
