L’équipe Microstructure de l’unité d’IRM et de Spectroscopie (UNIRS) de Neurospin a pour mission de proposer de nouvelles méthodes de cartographie de la cytoarchitecture (ie organisation cellulaire) du cortex cérébral in vivo, fondées sur l’IRM du processus de diffusion de l’eau qui permet de réaliser de véritables « biopsies » non invasives du tissu cérébral.
Les séquences d’IRM pondérées en diffusion, équipant actuellement le plateau technique des IRM de NeuroSpin, ne disposent pas de certaines fonctionnalités permettant d’exploiter de manière approfondie l’ensemble des approches mises au point par les chercheurs de l’équipe.
Citons par exemple :
– la modularité du schéma d’encodage du processus de diffusion limité au module Pulsed Gradient Spin Echo alors qu’il conviendrait de disposer de modules permettant d’implémenter les approches de type OGSE, T-OGSE, Arbitrary Gradient SE ou encore Steady State Free Precession versus Spin Echo,
– la modularité du schéma de lecture du signal : echoplanaire 2D ou 3D, avec ou sans option multishot, présence ou non d’imagerie parallèle et/ou multibande, utilisation d’approches tirant partie de la parcimonie du signal ou non, – la modularité des préparations du signal : inversion récupération, saturation efficace ou sélection de champ de vue, suppression du signal de graisse.
– la prise en compte du niveau de bruit acoustique afin de le réduire au maximum, et ce d’une part pour améliorer le confort du sujet, mais aussi pour faciliter l’imagerie pédiatrique,
– la capacité de reconstruction en ligne des cartographies de la microstructure issue des approches d’apprentissage profond proposées par l’équipe Microstructure.
Ce stage vise donc au développement d’une séquence d’imagerie de diffusion propriétaire intégrant l’ensemble des fonctionnalités citées précédemment, et de démontrer l’apport de la séquence ainsi développée dans le cadre d’une application chez le sujet sain visant à l’établissement d’une cartographie de la cytoarchitecture du cortex cérébral et de la microstructure de la substance blanche.
Au cours du stage, le candidat :
– se formera à la manipulation et à la programmation des IRM cliniques du centre NeuroSpin,
– réalisera le développement d’une séquence d’IRM de diffusion propriétaire,
– validera le bon fonctionnement de la séquence sur fantômes d’imagerie,
– participera à la mise en place d’un protocole d’imagerie à 3T chez l’homme et à l’acquisition d’une cohorte de données d’IRM de diffusion visant à cartographier la cytoarchitecture,
– analysera les données acquises afin de mettre en place la méthodologie visant à établir un premier atlas de la cytoarchitecture de la substance blanche et du cortex cérébral.
Ce sujet s’inscrit naturellement dans une démarche qui permettra au candidat de poursuivre en thèse au sein de l’équipe s’il remplit les critères d’aptitude à la recherche.
Le candidat aura donc un goût affirmé pour la recherche en imagerie médicale, en particulier pour l’imagerie par résonance magnétique dédié aux neurosciences, et devra présenter des compétences en programmation avec les langages C/C++ et Python. Des connaissances de base en IRM seraient un plus. Il devra également présenter des aptitudes pour le travail en équipe, dans un environnement pluridisciplinaire qui l’amènera à interagir avec des physiciens, des experts en traitement du signal et des images et des cliniciens.
Neurospin est un centre de neuroimagerie et de neurosciences dédié à l’étude du cerveau et au développement d’instruments et méthodes de neuro-imagerie innovantes pour le cartographier. En particulier, un des objectifs majeurs du département est de comprendre son organisation tant du point de vue anatomique que du point de vue fonctionnel, d’appréhender les corrélats existants entre substrat anatomique et fonction cérébrale, d’étudier comment il se développe chez le sujet sain mais aussi chez le sujet pathologique.
Depuis sa création, Neurospin mise sur l’utilisation de l’imagerie par résonance magnétique à hauts et très hauts champs pour augmenter sensiblement la résolution spatio-temporelle des données afin d’atteindre une échelle qualifiée de mésoscopique, correspondant à l’échelle d’entités élémentaires du fonctionnement cérébral et regroupant quelques milliers de neurones. Les quatre modalités phares exploitées pour décoder l’organisation du cerveau humain sont l’IRM anatomique, l’IRM de diffusion, l’IRM quantitative et l’IRM fonctionnelle, nécessitant chacune le développement d’outils dédiés pour analyser les données acquises.
