Study of relationships between activities at cellular and macroscopic scales, application to the visual system of face recognition
Étude de relations entre activités aux échelles cellulaires et macroscopiques. Application au système visuel de reconnaissance des visages
Résumé
Current techniques allow the exploration of brain electrical activity at different spatial scales, such as surface EEG, SEEG, or microelectrode recordings. EEG/SEEG offer a view of activity at the macroscopic scale, largely dominated by the synaptic activity of synchronised neuron populations, more or less distant from the electrodes. At the micro level, the activity is a mixture of action potentials (APs) from neurons very close to the electrode and LFPs (mainly of synaptic origin) from surrounding populations as well as from distant populations by volume propagation. The identification of the different contributions that add up to the signal of each microelectrode is a prerequisite to study the relationships between these components. The main objective of this work is to separate the different contributions in the signals recorded by the microelectrodes. The first step is to extract and classify the visible APs (despiking and spike sorting), and then to differentiate the LFP activities coming from distant regions from those coming from the surrounding population. This second part, which can be approached at the microelectrode scale only, can also take into account the spatial extent of the sources impacting these micro measurements, relying in particular on simultaneous SEEG recordings. The second objective is to study the components (spikes, LFP) previously identified using the methods introduced in this thesis, and their intra- and inter-scale relationships. Based on the recording protocols used in the team, the multi-scale activities of the structures involved in face recognition are described and their relationships are analysed, especially in the context of the periodic fast visual protocols used to study the mechanisms of face recognition in humans.
Les techniques actuelles permettent l'exploration de l'activité électrique cérébrale à différentes échelles spatiales, comme l'EEG de surface, la SEEG, ou les enregistrements par micro-électrodes. L'EEG/SEEG offrent une vision de l'activité à l'échelle macroscopique, largement dominée par l'activité synaptique des populations de neurones synchronisées, plus ou moins éloignées des électrodes. Au niveau des enregistrements micro, l'activité est un mélange entre les potentiels d'action (PA) des neurones très proches de l'électrode et le LFP (principalement d'origine synaptique) provenant des populations environnantes ainsi que des populations lointaines par propagation volumique. L'identification des différentes contributions qui s'ajoutent pour former le signal de chaque micro-électrode est une condition préalable à l'étude des relations entre ces composantes. Le principal objectif de ce travail est de séparer les différentes contributions dans les signaux enregistrés par les micro-électrodes. Il s'agit dans un premier temps d'extraire et classer les PA visibles (despiking et spike sorting), puis de différencier les activités LFP provenant de régions lointaines de celles provenant de la population environnante. Cette deuxième partie, qui peut être abordé à l'échelle des micro-électrodes uniquement, peut aussi prendre en compte l'étendue spatiale des sources impactant ces mesures micro, en s'appuyant notamment sur les enregistrements SEEG simultanés. Le deuxième objectif est l'étude des composantes (spikes, LFP) identifiées au préalable à l'aide des méthodes introduite dans ce travail de thèse, et de leurs relations intra et inter-échelles. Sur la base des protocoles d'enregistrement employés dans l'équipe, les activités multi-échelles des structures impliquées dans la reconnaissance faciale sont décrites et leurs relations sont analysées, notamment dans le contexte des protocoles visuels rapides périodiques utilisés pour étudier les mécanismes de la reconnaissance des visages chez l'Homme.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)