Julien Pontabry
Doctorant
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Activités de recherche
Sélection de caractéristiques pour l'étude de la maturation cérébrale
Description
La maturation cérébrale, c'est-à-dire la manière dont le cerveau se structure lors de sa formation à l'état foetal, est une des grandes énigmes contemporaines. Les connaissances actuelles sur le sujet trouvent souvent leurs origines à partir d'examens post-mortem. Cette difficulté est aujourd'hui dépassée par les avancées techniques en termes d'acquisition in-vivo ; notamment en IRM. À partir de quelques examens foetals cliniques (cas contrôlés), supposés représentatifs de la population générale, des méthodes d'étude de population peuvent être utilisées pour mettre en évidence les motifs d'évolution du cerveau humain in-utero. Encore faut-il pouvoir discerner ces motifs souvent complexes car représentés par un nombre très élevés de paramètres.
Une manière courante pour étudier l'espace considéré est la réduction de sa dimensionnalité. Il existe fondamentalement deux familles de techniques. La première est l'extraction de caractéristiques, qui consiste à trouver un espace plus adapté pour représenter les données et ainsi mieux comprendre leurs structures. Cependant, le sens physique du nouvel espace est bien souvent difficile à cerner. La deuxième famille de techniques est la sélection de caractéristiques. L'espace de travail est le même que l'espace de départ et l'enjeu consiste à réduire le nombre de dimensions en ne gardant que les dimensions les plus importantes selon un critère. Ainsi, le sens physique de l'espace est conservé.
Cadre
Ces recherches s'incrivent dans le cadre d'un projet européen ERC Starting Grants sur l'étude de la maturation cérébrale.
Avec
Publications
Logiciel
Construction d'un atlas probabiliste en IRM foetale
Description
La maturation cérébrale, c'est-à-dire la manière dont le cerveau se structure lors de sa formation à l'état foetal, est une des grandes énigmes contemporaines. Les connaissances actuelles sur le sujet trouvent souvent leurs origines à partir d'examens post-mortem. Cette difficulté est aujourd'hui dépassée par les avancées techniques en termes d'acquisition in-vivo ; notamment en IRM. À partir de quelques examens foetals cliniques (cas contrôlés), supposés représentatifs de la population générale, des méthodes d'étude de population peuvent être utilisées pour mettre en évidence les motifs d'évolution du cerveau humain in-utero.
Un outil fondamental pour ces études est la construction d'atlas. Un atlas est une structure moyenne, représentative d'une population et qui permet de déceler les motifs et propriétés d'évolution de la population considérée. La solution proposée ici utilise des méthodes non-paramétrique sans a priori et avec une forte attache aux données. Ainsi, aucune hypothèse sur la forme du modèle de maturation cérébrale humaine dans le temps n'est formulée et l'apprentissage est uniquement conduit par les données. Les performances de la technique utilisée sont évaluées quantitativement par une méthodologie originale qui permet de s'assurer de la cohérence de l'atlas avec les données.
Tandis qu'un atlas permet de modéliser une trajectoire d'évolution de la maturation cérébrale, les études morphométriques permettent de quantifier cette évolution. En particuliers, le déterminant de la matrice jacobienne indique des expansions ou contractions locales à partir des champs de déformations. Ainsi, il est possible de visualiser directement les zones de forte croissance d'une part et les zones décroissance d'autre part.
Cadre
Ces recherches s'incrivent dans le cadre d'un projet européen ERC Starting Grants sur l'étude de la maturation cérébrale.
Avec
Publications
- Longitudinal Probabilistic Atlas of the Fetal Brain
- Construction d'atlas longitudinal en IRM de diffusion
Logiciel
Tractographie en IRM de diffusion : application au cerveau de foetus.
Description
Le cerveau est principalement composée de matières grise et blanche. La matière blanche est majoritairement formé d'un tissu d'aspect fibreux naturellement provoqué par la partie axonale des neurones. L'eau contenue dans le cerveau humain est contrainte par cet enchevêtrements de tissus et diffuse le long de ceux-ci, révélant leurs trajectoires. L'IRM de diffusion est une technique permettant de capturer l'intensité de la diffusion de l'eau dans un espace. Les images formées sont ainsi des indications indirectes sur les trajectoires suivies par les paquets de fibres connectant une partie du cerveau à une autre. La tractographie consiste à déterminer ces trajectoire à l'aide d'images IRM de diffusion.
D'un aspect clinique, la tractographie d'une image IRM de diffusion d'un patient permet par exemple de vérifier les connections entre les différentes zones du cerveau (moteur, sensorielles, etc.) ou de préparer une opération (localisation). L'intérêt de cette technique pour la recherche est de mieux connaître le réseau de connections du cerveau et d'en étudier l'évolution, par exemple chez le foetus.
Le but de la tractographie est donc de tracer une trajectoire suivant la diffusion contrainte de l'eau dans le cerveau en utilisant des données bruitées (le bruit est du au système, à l'environnement, etc.). La solution proposée ici se base sur des méthodes de trajectographie dans des séquences vidéos (filtrage particulaire). Cette méthode permet un parcours efficace de l'espace de solution tout en gardant une certaine robustesse au bruit. Les observations brutes sont modélisées par des harmoniques sphériques permettant d'obtenir en chaque point de l'image une fonction de densité de probabilité de la diffusion.
Cadre
Ces recherches s'incrivent dans le cadre d'un projet européen ERC Starting Grants sur l'étude de la maturation cérébrale.
Avec
Publications
- Probabilistic Tractography Using Q-Ball Modeling and Particle Filtering, MICCAI 2011
- Probabilistic Tractography Using Q-Ball Modeling and Particle Filtering: Application to Adult and in-utero Fetal Brain Studies, MIA 2013
Publications associées
- Reconstruction Methods for in-utero Fetal Brain MRI, RITS 2011
- An Open-Source Toolkit for Fetal Brain MR Image Processing, MICCAI 2011 Workshop
- BTK : An Open-Source Toolkit for Fetal Brain MR Image Processing
Logiciel
Activités d'enseignement
Année 2011-2012
Programmation : JavaScript (PROG4)
DUT Services et Réseaux de Communication 2ème année, IUT de Haguenau
Description
De nos jours, l'interface d'un site web se doit d'être dynamique. Le seul langage HTML ne suffit pas dans cette tâche. En plus d'être un langage orienté objet, le JavaScript permet de rendre un site web codé en HTML plus dynamique. Ce module vise à apprendre aux étudiants la manipulation d'un langage de programmation orienté objet et à appliquer ces connaissances à la conception de sites web dynamiques grâce au JavaScript.
Outils de gestion et de modélisation informatique (OMGI)
DUT Services et Réseaux de Communication 1ère année, IUT de Haguenau
Description
Les outils informatique de gestion et de modélisation de données (tableur, présentation) sont prépondérant pour la présentation efficace de données à un public. Ce module de bureautique vise à apprendre aux étudiants l'utilisation de tels outils. Le tableur OpenOffice Calc et de l'outil de présentation OpenOffice Impress sont étudiés tout au long des TP composant ce module.
Harmonisation (maths)
DUT Services et Réseaux de Communication 1ère année, IUT de Haguenau
Description
Les étudiant venant de tous horizons, il est souvent important d'harmoniser leur niveau en mathématiques. Ce module vise à leur fournir les bases essentielles de mathématiques nécessaires pour l'apprentissage de l'informatique.
Année 2010-2011
Outils de gestion et de modélisation informatique (OMGI)
DUT Services et Réseaux de Communication 1ère année, IUT de Haguenau
Description
Les outils informatique de gestion et de modélisation de données (tableur, présentation) sont prépondérant pour la présentation efficace de données à un public. Ce module de bureautique vise à apprendre aux étudiants l'utilisation de tels outils. Le tableur OpenOffice Calc et de l'outil de présentation OpenOffice Impress sont étudiés tout au long des TP composant ce module.
Programmation : JavaScript (PROG4)
DUT Services et Réseaux de Communication 2ème année, IUT de Haguenau
Description
De nos jours, l'interface d'un site web se doit d'être dynamique. Le seul langage HTML ne suffit pas dans cette tâche. En plus d'être un langage orienté objet, le JavaScript permet de rendre un site web codé en HTML plus dynamique. Ce module vise à apprendre aux étudiants la manipulation d'un langage de programmation orienté objet et à appliquer ces connaissances à la conception de sites web dynamiques grâce au JavaScript.
Publications
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