Functional Connectivity of the Rodent Brain Using Optical Imaging

L'objectif de cette thèse de doctorat est d'appliquer la connectivité fonctionnelle dans une variété de modèles animaux, à l'aide de plusieurs techniques d'imagerie optique. Le cerveau, même au repos, montre une activité métabolique élevée : la corrélation des fluctuations spontanées lentes permet d'identifier des régions cérébrales distantes mais connectées; d'où le terme connectivité fonctionnelle. Les changements dans l'activité spontanée peuvent donner un aperçu des processus neuronaux qui comprennent la majorité de l'activité métabolique du cerveau, et constituent en conséquent une vaste source de changements reliés aux maladies. L'hémodynamique du cerveau peut être modifiée grâce à des affections neurovasculaires et avoir un effet sur l'activité au repos. Cette thèse vise la compréhension des changements de connectivité fonctionnelle induits par des maladies, à l'aide de l'imagerie optique fonctionnelle. Les techniques d'imagerie explorées dans les deux premières contributions de cette thèse sont l'Imagerie Optique Intrinsèque et l'Imagerie par Granularité Laser. Ensemble, elles peuvent estimer les changements de consommation d'oxygène, étroitement liés à l'activité neuronale. Ces techniques possèdent des résolutions temporelles et spatiales adéquates et bien adaptées pour imager la convexité du cortex cérébral. Dans le dernier article, une modalité d'imagerie en profondeur, la Tomographie Photoacoustique a été utilisée chez le rat nouveau-né. La Tomographie par Cohérence Optique et la Tomographie Laminaire Optique font également partie de la gamme des techniques d'imagerie développées et appliquées dans d'autres collaborations. La première partie des résultats mesure les changements de connectivité fonctionnelle dans un modèle d'activité épileptiforme aiguë chez le rongeur. Il y a des augmentations ainsi que des diminutions entre les corrélations homologues, avec une faible dépendance aux crises épileptiques. Ces changements suggèrent un découplage potentiel entre les paramètres hémodynamiques dans les réseaux au repos, en soulignant l'importance d'investiguer les réseaux épileptiques à l'aide de plusieurs mesures hémodynamiques indépendantes. La deuxième partie des travaux étudie un nouveau modèle de rigidité artérielle chez la souris : la calcification unilatérale de la carotide droite. L'analyse de connectivité basé sur les régions d'intérêt montre une tendance décroissante de corrélation homologue dans les cortex moteur et cingulum. L'analyse de graphes montre une randomisation des réseaux corticaux, ce qui suggère une perte de connectivité; plus spécifiquement, dans le cortex moteur ipsilateral à la carotide