Cartographie corticale par électroencéphalographie des effets de la stimulation cérébrale profonde chez les patients souffrant de troubles psychiatriques réfractaires et les patients parkinsoniens

Deep Brain Stimulation (DBS) is a chronic clinical tool used to treat symptoms from several diseases, as motor disorders and refractory psychiatric diseases. However, its mechanism are still not well known, especially its large scale effects on brain functional networks. In this PhD, we have developed electroencephalographic imaging of cortical networks modulated by DBS through three studies on different diseases:• the first study on motor inhibition networks in 12 patients with obsessive compulsive disorders, treated with DBS of the associativo-limbic region of the subthalamic nucleus (STN),• the second study on emotional interferences control in 5 severe depressive patients, treated by DBS of the subgenual cingulate cortex,• the last study on emotional interferences control in 16 parkinson’s patients, treated by DBS of the motor region of the STN and compared with 16 healthy subjects.We have used the same EEG methods based on artefact (from stimulation) correction, computation of the cognitive evoked potentials in ON and OFF DBS conditions, source localization and dynamic causal modeling to study cortical-subcortical networks. The first study has shown that STN DBS decreases efferent outputs from the basal ganglia to the right inferior frontal cortex which is a key node of inhibition, simultaneously with an alteration of inhibition performance. The second study has shown that one of the correlates of clinical improvement with DBS in depression would be a decrease of the limbic influence on the ventral visual system (hyperactive in those patients). This effect was concomitant with an increase of vagal activity cardiac indexes with DBS (hypoactive in those patients at risk). Finally, the last study has shown that dopaminergic treatment and STN DBS have different and opposed effects on the emotional interference control in parkinsonian patients. Therefore, these three studies have shown that EEG source reconstruction and DCM are efficient to study DBS effect on the brain and open a way to better understand how DBS modulates neural functional networks.La stimulation cérébrale profonde (SCP) est un outil thérapeutique pour le traitement chronique des symptômes de nombreuses maladies, notamment les troubles moteurs et les maladies psychiatriques réfractaires. Cependant, ses mécanismes d’action sont encore peu connus, notamment en ce qui concerne les effets à large échelle sur les réseaux fonctionnels cérébraux. Dans ce travail de thèse, nous avons développé l’imagerie par électroencéphalographie des réseaux corticaux modulés par la SCP au travers de trois études sur des pathologies différentes :• une étude sur les réseaux de l’inhibition motrice chez 12 patients ayant des troubles obsessionnels compulsifs, traités par stimulation de la partie associativo-limbique du noyau subthalamique (NST),• une étude sur les réseaux du contrôle des interférences émotionnelles chez 5 patients dépressifs sévères, traités par stimulation du cortex cingulaire subgénual,• une étude sur le contrôle des interférences émotionnelles chez 16 patients parkinsoniens, traités par stimulation de la partie motrice du NST et comparés à 16 sujets sains.Nous avons mis en place une méthodologie EEG commune reposant sur la correction des artefacts de stimulation, le calcul des potentiels évoqués cognitifs en condition de stimulation ON et OFF, la localisation de sources et la modélisation causale dynamique permettant d’étudier la connectivité des réseaux corticaux-sous-corticaux. La première étude nous a montré que la SCP du NST diminue les sorties efférentes des ganglions de la base vers le cortex frontal inférieur droit qui est une zone centrale de l’inhibition, concomitante d’une altération des performances à l’inhibition. La deuxième étude a déterminé que l’un des corrélats neuronaux de l’amélioration clinique par la SCP de la dépression serait une diminution de l’influence limbique sur le système visuel ventral (hyper-actifs chez ces patients). Cet effet était accompagné d’une augmentation par la SCP des marqueurs cardiaques de l’activité vagale (sous active chez ces patients à risques). Enfin, la troisième étude a mis en évidence un effet différent et opposé des traitements dopaminergiques et de la SCP du NST sur le contrôle de l’interférence émotionnelle chez les patients parkinsoniens. Ces trois études ont donc montré que l’utilisation de la reconstruction de sources et de la MDC en EEG permet de mettre en évidence les effets de la SCP sur le cerveau et de mieux comprendre comment ce traitement modifie les réseaux neuronaux fonctionnels

Cartographie corticale par électroencéphalographie des effets de la stimulation cérébrale profonde chez les patients souffrant de troubles psychiatriques réfractaires et les patients parkinsoniens

Deep Brain Stimulation (DBS) is a chronic clinical tool used to treat symptoms from several diseases, as motor disorders and refractory psychiatric diseases. However, its mechanism are still not well known, especially its large scale effects on brain functional networks. In this PhD, we have developed electroencephalographic imaging of cortical networks modulated by DBS through three studies on different diseases:• the first study on motor inhibition networks in 12 patients with obsessive compulsive disorders, treated with DBS of the associativo-limbic region of the subthalamic nucleus (STN),• the second study on emotional interferences control in 5 severe depressive patients, treated by DBS of the subgenual cingulate cortex,• the last study on emotional interferences control in 16 parkinson’s patients, treated by DBS of the motor region of the STN and compared with 16 healthy subjects.We have used the same EEG methods based on artefact (from stimulation) correction, computation of the cognitive evoked potentials in ON and OFF DBS conditions, source localization and dynamic causal modeling to study cortical-subcortical networks. The first study has shown that STN DBS decreases efferent outputs from the basal ganglia to the right inferior frontal cortex which is a key node of inhibition, simultaneously with an alteration of inhibition performance. The second study has shown that one of the correlates of clinical improvement with DBS in depression would be a decrease of the limbic influence on the ventral visual system (hyperactive in those patients). This effect was concomitant with an increase of vagal activity cardiac indexes with DBS (hypoactive in those patients at risk). Finally, the last study has shown that dopaminergic treatment and STN DBS have different and opposed effects on the emotional interference control in parkinsonian patients. Therefore, these three studies have shown that EEG source reconstruction and DCM are efficient to study DBS effect on the brain and open a way to better understand how DBS modulates neural functional networks.La stimulation cérébrale profonde (SCP) est un outil thérapeutique pour le traitement chronique des symptômes de nombreuses maladies, notamment les troubles moteurs et les maladies psychiatriques réfractaires. Cependant, ses mécanismes d’action sont encore peu connus, notamment en ce qui concerne les effets à large échelle sur les réseaux fonctionnels cérébraux. Dans ce travail de thèse, nous avons développé l’imagerie par électroencéphalographie des réseaux corticaux modulés par la SCP au travers de trois études sur des pathologies différentes :• une étude sur les réseaux de l’inhibition motrice chez 12 patients ayant des troubles obsessionnels compulsifs, traités par stimulation de la partie associativo-limbique du noyau subthalamique (NST),• une étude sur les réseaux du contrôle des interférences émotionnelles chez 5 patients dépressifs sévères, traités par stimulation du cortex cingulaire subgénual,• une étude sur le contrôle des interférences émotionnelles chez 16 patients parkinsoniens, traités par stimulation de la partie motrice du NST et comparés à 16 sujets sains.Nous avons mis en place une méthodologie EEG commune reposant sur la correction des artefacts de stimulation, le calcul des potentiels évoqués cognitifs en condition de stimulation ON et OFF, la localisation de sources et la modélisation causale dynamique permettant d’étudier la connectivité des réseaux corticaux-sous-corticaux. La première étude nous a montré que la SCP du NST diminue les sorties efférentes des ganglions de la base vers le cortex frontal inférieur droit qui est une zone centrale de l’inhibition, concomitante d’une altération des performances à l’inhibition. La deuxième étude a déterminé que l’un des corrélats neuronaux de l’amélioration clinique par la SCP de la dépression serait une diminution de l’influence limbique sur le système visuel ventral (hyper-actifs chez ces patients). Cet effet était accompagné d’une augmentation par la SCP des marqueurs cardiaques de l’activité vagale (sous active chez ces patients à risques). Enfin, la troisième étude a mis en évidence un effet différent et opposé des traitements dopaminergiques et de la SCP du NST sur le contrôle de l’interférence émotionnelle chez les patients parkinsoniens. Ces trois études ont donc montré que l’utilisation de la reconstruction de sources et de la MDC en EEG permet de mettre en évidence les effets de la SCP sur le cerveau et de mieux comprendre comment ce traitement modifie les réseaux neuronaux fonctionnels

Variational and deep learning segmentation of very-low-contrast X-ray computed tomography images of carbon/epoxy woven composites

The purpose of this work is to find an effective image segmentation method for lab-based micro-tomography (mu-CT) data of carbon fiber reinforced polymers (CFRP) with insufficient contrast-to-noise ratio. The segmentation is the first step in creating a realistic geometry (based on mu-CT) for finite element modelling of textile composites on meso-scale. Noise in X-ray imaging data of carbon/polymer composites forms a challenge for this segmentation due to the very low X-ray contrast between fiber and polymer and unclear fiber gradients. To the best of our knowledge, segmentation of mu-CT images of carbon/polymer textile composites with low resolution data (voxel size close to the fiber diameter) remains poorly documented. In this paper, we propose and evaluate different approaches for solving the segmentation problem: variational on the one hand and deep-learning-based on the other. In the author's view, both strategies present a novel and reliable ground for the segmentation of mu-CT data of CFRP woven composites. The predictions of both approaches were evaluated against a manual segmentation of the volume, constituting our "ground truth", which provides quantitative data on the segmentation accuracy. The highest segmentation accuracy (about 4.7% in terms of voxel-wise Dice similarity) was achieved using the deep learning approach with U-Net neural network

A 3-D Bio-inspired Odor Source Localization and its Validation in Realistic Environmental Conditions

Finding the source of gaseous compounds released in the air with robots finds several applications in various critical situations, such as search and rescue. While the distribution of gas in the air is inherently a 3D phenomenon, most of the previous works have downgraded the problem into 2D search, using only ground robots. In this paper, we have designed a bio-inspired 3D algorithm involving cross-wind Levy Walk, spiralling and upwind surge. The algorithm has been validated using high-fidelity simulations, and evaluated in a wind tunnel which represents a realistic controlled environment, under different conditions in terms of wind speed, source release rates and odor threshold. Studying success rate and execution time, the results show that the proposed method outperforms its 2D counterpart and is robust to the various setup conditions, especially to the source release rate and the odor threshold

A Unified Functional Network Target for Deep Brain Stimulation in Obsessive-Compulsive Disorder

BACKGROUND: Multiple deep brain stimulation (DBS) targets have been proposed for treating intractable obsessive-compulsive disorder (OCD). Here, we investigated whether stimulation effects of different target sites would be mediated by one common or several segregated functional brain networks. METHODS: First, seeding from active electrodes of 4 OCD patient cohorts (N = 50) receiving DBS to anterior limb of the internal capsule or subthalamic nucleus zones, optimal functional connectivity profiles for maximal Yale-Brown Obsessive Compulsive Scale improvements were calculated and cross-validated in leave-one-cohort-out and leave-one-patient-out designs. Second, we derived optimal target-specific connectivity patterns to determine brain regions mutually predictive of clinical outcome for both targets and others predictive for either target alone. Functional connectivity was defined using resting-state functional magnetic resonance imaging data acquired in 1000 healthy participants. RESULTS: While optimal functional connectivity profiles showed both commonalities and differences between target sites, robust cross-predictions of clinical improvements across OCD cohorts and targets suggested a shared network. Connectivity to the anterior cingulate cortex, insula, and precuneus, among other regions, was predictive regardless of stimulation target. Regions with maximal connectivity to these commonly predictive areas included the insula, superior frontal gyrus, anterior cingulate cortex, and anterior thalamus, as well as the original stereotactic targets. CONCLUSIONS: Pinpointing the network modulated by DBS for OCD from different target sites identified a set of brain regions to which DBS electrodes associated with optimal outcomes were functionally connected-regardless of target choice. On these grounds, we establish potential brain areas that could prospectively inform additional or alternative neuromodulation targets for obsessive-compulsive disorder

Sophie Chauveau, L'invention pharmaceutique. La pharmacie française entre l'État et la société au XXe siècle

Gramain-Kibleur Pascale. Sophie Chauveau, L'invention pharmaceutique. La pharmacie française entre l'État et la société au XXe siècle. In: Annales. Histoire, Sciences Sociales. 56ᵉ année, N. 6, 2001. pp. 1404-1406

Cortical mapping by electroencephalography of deep brain stimulation effects in patients suffering from psychiatric resistant pathologies and parkinsonian patients.

La stimulation cérébrale profonde (SCP) est un outil thérapeutique pour le traitement chronique des symptômes de nombreuses maladies, notamment les troubles moteurs et les maladies psychiatriques réfractaires. Cependant, ses mécanismes d’action sont encore peu connus, notamment en ce qui concerne les effets à large échelle sur les réseaux fonctionnels cérébraux. Dans ce travail de thèse, nous avons développé l’imagerie par électroencéphalographie des réseaux corticaux modulés par la SCP au travers de trois études sur des pathologies différentes :• une étude sur les réseaux de l’inhibition motrice chez 12 patients ayant des troubles obsessionnels compulsifs, traités par stimulation de la partie associativo-limbique du noyau subthalamique (NST),• une étude sur les réseaux du contrôle des interférences émotionnelles chez 5 patients dépressifs sévères, traités par stimulation du cortex cingulaire subgénual,• une étude sur le contrôle des interférences émotionnelles chez 16 patients parkinsoniens, traités par stimulation de la partie motrice du NST et comparés à 16 sujets sains.Nous avons mis en place une méthodologie EEG commune reposant sur la correction des artefacts de stimulation, le calcul des potentiels évoqués cognitifs en condition de stimulation ON et OFF, la localisation de sources et la modélisation causale dynamique permettant d’étudier la connectivité des réseaux corticaux-sous-corticaux. La première étude nous a montré que la SCP du NST diminue les sorties efférentes des ganglions de la base vers le cortex frontal inférieur droit qui est une zone centrale de l’inhibition, concomitante d’une altération des performances à l’inhibition. La deuxième étude a déterminé que l’un des corrélats neuronaux de l’amélioration clinique par la SCP de la dépression serait une diminution de l’influence limbique sur le système visuel ventral (hyper-actifs chez ces patients). Cet effet était accompagné d’une augmentation par la SCP des marqueurs cardiaques de l’activité vagale (sous active chez ces patients à risques). Enfin, la troisième étude a mis en évidence un effet différent et opposé des traitements dopaminergiques et de la SCP du NST sur le contrôle de l’interférence émotionnelle chez les patients parkinsoniens. Ces trois études ont donc montré que l’utilisation de la reconstruction de sources et de la MDC en EEG permet de mettre en évidence les effets de la SCP sur le cerveau et de mieux comprendre comment ce traitement modifie les réseaux neuronaux fonctionnels.Deep Brain Stimulation (DBS) is a chronic clinical tool used to treat symptoms from several diseases, as motor disorders and refractory psychiatric diseases. However, its mechanism are still not well known, especially its large scale effects on brain functional networks. In this PhD, we have developed electroencephalographic imaging of cortical networks modulated by DBS through three studies on different diseases:• the first study on motor inhibition networks in 12 patients with obsessive compulsive disorders, treated with DBS of the associativo-limbic region of the subthalamic nucleus (STN),• the second study on emotional interferences control in 5 severe depressive patients, treated by DBS of the subgenual cingulate cortex,• the last study on emotional interferences control in 16 parkinson’s patients, treated by DBS of the motor region of the STN and compared with 16 healthy subjects.We have used the same EEG methods based on artefact (from stimulation) correction, computation of the cognitive evoked potentials in ON and OFF DBS conditions, source localization and dynamic causal modeling to study cortical-subcortical networks. The first study has shown that STN DBS decreases efferent outputs from the basal ganglia to the right inferior frontal cortex which is a key node of inhibition, simultaneously with an alteration of inhibition performance. The second study has shown that one of the correlates of clinical improvement with DBS in depression would be a decrease of the limbic influence on the ventral visual system (hyperactive in those patients). This effect was concomitant with an increase of vagal activity cardiac indexes with DBS (hypoactive in those patients at risk). Finally, the last study has shown that dopaminergic treatment and STN DBS have different and opposed effects on the emotional interference control in parkinsonian patients. Therefore, these three studies have shown that EEG source reconstruction and DCM are efficient to study DBS effect on the brain and open a way to better understand how DBS modulates neural functional networks

Le rôle des prescriptions médicamenteuses dans la société française du XVIIIe siècle

[eng] Abstract In order to evaluate the existence of a potential gap between current society's medicalization and that from the past, the analysis of an original corpus ofxvmth century's prescriptions has been used as prescriptions themselves formalize the relationship between the patient and the physician. The analysis of the above mentional corpus was carried out taking into account that the implication of the three main actors (prescribing physician, patient and pharmacist) is reflected in the prescription itself This led us to consider the form of the prescription within the context of the seek for recognition of the medical profession 's social status at this period of time. We have beforehand excluded the analysis of the therapeutic adequacy of the prescriptions and we have concentrated on the "work of appearances" reflected by the redaction of the medical prescription. We noted the identification of the three actors defined above, and we have considered the prescription 's recipient. As for the form itself, we have considered the language used, including the tongue, as well the gra- phism and the writing style. The initial goal of prescriptions is of course remedies' prescription, and so have we noticed the kind of prescribed remedies, the preparation that was recommended, and the kind of prescribed remedies, the operating mode if any, as well as any accompanying recommendations. We noticed, as a result, the premises of an evolution towards a standardisation of the prescriptions. Yesterday like today, the medical prescription ends the "singular seminar" , and is ever its sole perceptible representation at the XVIIIth century. The medical prescription allowed and still allows to segregate profane and professional by formalising an unbalanced relationship between those who own a certain knowledge and those to whom it is applied; that latter asking to being prescribed by people whose status ascertains a reasuring médicalisation of the society. [fre] Résumé La mesure d'un écart entre la médicalisation actuelle et celle d'autrefois peut se lire à travers l'analyse d'un corpus original d'ordonnances du XVIIIe siècle parce que l'utilisation des ordonnances formalise le circuit entre un malade et un soignant. L'analyse de ce corpus a été conduite en partant du principe que l'implication des trois acteurs par lesquels transite l'ordonnance (prescripteur, malade, pharmacien) peut se cristalliser autour de ce document. Cela nous a conduit à replacer le problème de la forme des ordonnances dans le contexte de recherche de reconnaissance du statut des professions médicales de l'époque. Dans cette optique, nous avons d'emblée écarté la notion de pertinence thérapeutique, en nous concentrant sur le «travail des apparences» réalisé lors de la rédaction de l'ordonnance. Nous avons donc relevé l'identification éventuelle sur les ordonnances des acteurs que nous avons définis, et nous nous sommes interrogés sur le ou les destinataires de l'ordonnance. En ce qui concerne la forme proprement dite, nous avons examiné le langage utilisé - aussi bien la langue que le graphisme et le style de la rédaction. La vocation première des ordonnances étant la prescription de remèdes, nous avons relevé les genres de remèdes prescrits et le mode d'exécution préconisé, ainsi que les types de précisions qui accompagnent les prescriptions. Nous avons constaté l'esquisse d'une évolution vers une pratique standardisée. Hier comme aujourd'hui, l'ordonnance clôt le colloque singulier, et en constitue de surcroît la seule trace au XVIIIe siècle. L'ordonnance permettait et permet toujours de distinguer les profanes des professionnels par la formalisation d'un rapport déséquilibré entre les tenants d'un savoir et ceux sur lesquels il s'applique; ces derniers demandant à ce qu'un traitement leur soit prescrit par des personnes dont le statut reflète une médicalisation rassurante de la société.

Sophie Chauveau, L'invention pharmaceutique. La pharmacie française entre l'État et la société au XXe siècle

Gramain-Kibleur Pascale. Sophie Chauveau, L'invention pharmaceutique. La pharmacie française entre l'État et la société au XXe siècle. In: Annales. Histoire, Sciences Sociales. 56ᵉ année, N. 6, 2001. pp. 1404-1406