Neuro-imagerie électromagnétique et localisation des oscillations cérébrales du sommeil

Boucher, Jean-Simon (2017). Neuro-imagerie électromagnétique et localisation des oscillations cérébrales du sommeil. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire porte sur l’étude des fuseaux et des ondes lentes de sommeil en utilisant la fusion des modalités MEG et EEG (MEEG) comme approche dans la localisation par maximum d’entropie en neuro-imagerie. Cette nouvelle technique permet la localisation de sources cérébrales dans le domaine temps-fréquences obtenu par la transformée en ondelette discrète des signaux. Le maximum d’entropie sur la moyenne (MEM) utilise ainsi les éléments d’informations (coefficients en ondelettes) pour obtenir une localisation sur le cortex.

Le but du projet est d’implémenter la fusion MEEG dans la fonction wMEM du logiciel Brainstorm. La MEG contient de l’information que l’EEG ne voit pas, alors fusionner ces modalités vient compléter la localisation de l’activité corticale par le wMEM. D’ailleurs, les tests de cette implémentation ont révélé que la fusion MEEG est plus sensible et spécifique que les modalités MEG ou EEG prises individuellement pour faire la localisation de sources.

La localisation des fuseaux de sommeil en utilisant seulement la magnétoencéphalographie (MEG) montre une dynamique spatiotemporelle située dans la région pariétale du cortex. En tenant compte de l’EEG la localisation donne une activité frontale en plus. Ce résultat est très important puisqu’il a déjà été démontré qu’un fuseau s’active dans le lobe frontal du cortex.

Les ondes lentes de sommeil sont davantage localisées dans la région frontale du cortex. Toutefois, pendant la transition du minima au maxima de l’onde lente, on observe une activité temporale. Comme les fuseaux, la MEG seulement n’est pas assez sensible pour aller chercher l’information frontale. L’ajout de l’EEG s’avère essentiel pour obtenir la dynamique des ondes lentes.

Les fuseaux peuvent être proches (temporellement) d’une onde lente. Les résultats des localisations des fuseaux avec onde lente sont davantage concentrés dans la région frontale, alors que la localisation des fuseaux sans onde lente montre aussi la région pariétale. Il y a donc une différence dans la dynamique de ces deux types de fuseaux.

En conclusion, la contribution originale d’implémenter la fusion MEEG pour localiser l’aspect oscillatoire du signal est très utile pour l’étude des fuseaux et ondes lentes du sommeil.

Titre traduit

Electromagnetic neuro-imaging and localization of brain oscillations in sleep

Résumé traduit

This master thesis goal consist in studying the spindle and slow wave sleep oscillations by using the MEG and EEG fusion (MEEG) as a new neuro-imaging approach of sources localization by the maximum entropy on the mean (MEM). The new technic of sources localization is in the time-frequency domain obtained by using the discrete wavelet transform of the signals. So, the MEM uses the elements of information (wavelets coefficients) to obtain localization on the cortex.

The goal of this project consists in the implementation of the MEEG fusion in the wMEM of Brainstorm software. The MEG contains information that the EEG doesn’t have and viceversa. So, the MEEG fusion will complete the localization. The tests have proved that MEEG fusion is more sensible and specific than individual modalities (MEG or EEG) for the sources localization.

Sleep spindles localized by using the MEG only, shows that their dynamic are principally located on the parietal lobes of the cortex. The frontal lobe is considered also when we add the EEG modality to the localization. This is very important because we know that the spindles have this kind of dynamic.

Sleep slow wave got sensibly the same problem when using the MEG only because the cortical activity of this kind of wave is on the frontal lobe. In the transition between the minimum and maximum of the slow wave, temporal activity occurs. So, MEG only is not enough sensible to the frontal activity. Adding the EEG is necessary to obtain the frontal dynamic of the sleep slow wave.

Spindles could be close (temporarily) to a sleep slow wave. Results of the localization of this kind of spindle shows that they are concentrate in the frontal lobe, while the other kind, without slow wave, shows that they consider the parietal region of the cortex also. This is the main difference between these two kinds of spindles.

Finally, the original contribution that consists in the implementation of the MEEG fusion in the time-frequency domain is useful for the sources localization of the sleep slow wave and spindles.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique" Bibliographie : 115-119 pages.
Mots-clés libres:	Cerveau Localisation cérébrale Logiciels. Sommeil à ondes lentes. Électroencéphalographie. Magnétoencéphalographie. Ondelettes. magnéto-électroencéphalographie, MEEG, Entropi (information), transformée en ondelettes, fusion des modalités électroencéphalographie et magnétoencéphalographie, fuseaux et ondes lentes du sommeil
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lina, Jean-Marc
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	10 avr. 2017 14:27
Dernière modification:	10 avr. 2017 14:27
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1859

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