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Vue d’ensemble du GIN

DESCRIPTION

Le GIN est une unité de recherche multidisciplinaire rassemblant des chercheurs et enseignants-chercheurs ayant une formation initiale dans plusieurs domaines, à savoir les mathématiques et l’instrumentation pour l’imagerie médicale (B Mazoyer), la médecine nucléaire et les neurosciences (N Tzourio-Mazoyer), le traitement du signal (F Crivello, M Joliot), la psychiatrie (E Mellet) et les neurosciences cognitives (G Jobard, L Petit, L Zago).

Le projet est basé sur l’expertise collective acquise sur 20 ans de travail dans le domaine de la neuroimagerie cognitive, que ce groupe a aidé à fonder et développer au niveau international. Le GIN possède le savoir-faire pour toutes les techniques d’imagerie fonctionnelle (TEP, IRM, EEG, MEG, TMS) depuis l’élaboration des expériences jusqu’à l’analyse des données.

Plus de 500 examens IRM ont été conduits sur un imageur IRM 3 Tesla par les chercheurs du GIN.

Le GIN a aussi été pionner dans l’élaboration, la gestion et l’analyse de bases de données multimodales très grandes combinant des données d’imagerie, psychométriques et génétiques.

Son expertise dans ce domaine aussi acquise à travers des collaborations avec des neuro-épidémiologistes depuis plus de 15 ans est unique en France. Le GIN est un membre fondateur du Laboratoire d’Excellence (LabEx) TRAIL, et il est également une équipe associée au LabEx BRAIN.

Le GIN est enfin impliqué dans la cohorte d’excellence i-SHARE.

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QUINQUENNAL 2011-2015

Le projet scientifique en cours du GIN est d’identifier les déterminants de l’établissement des réseaux cérébraux sous-tendant les fonctions cognitives (incluant, en particulier, le langage, les fonctions visuo-spatiales et l’état de repos conscient), qui nous permettent de comprendre et d’interagir avec le monde.

Nos études se concentrent sur trois phénomènes-clefs de l’organisation du cerveau humain en termes de fonctions :

  • 1- la dominance ou la spécialisation d’un hémisphère en particulier, aussi appelé la spécialisation hémisphérique (SH) pour le langage et les fonctions visuo-spatiales, et les bases anatomiques de cette spécialisation ;
  • 2- l’architecture fonctionnelle de l’état de repos conscient (ERC), une ligne de base potentielle du cerveau ;
  • 3- le vieillissement neuroanatomique et cognitif et ses facteurs de risques.

L’approche expérimentale commune à ces questions-clefs est fondée sur la construction et/ou l’analyse de larges bases de données multimodales contenant des mesures psychométriques, neuroanatomiques (IRM anatomique, imagerie par tenseur de diffusion (DTI)) et neurofonctionnelles (IRM fonctionnelle : IRMf).

Quatre bases de données de ce type ont été acquises ou sont en cours d’acquisition :

  • La base de données GIN1,5 comporte de telles donnés pour 274 volontaires sains acquise avec une IRM 1.5 Tesla au CHU de Caen.
  • La base de données BIL&GIN contient des données de 300 volontaires sains, âgés entre 18 et 50 ans, avec une proportion égale d’hommes et de femmes ainsi que de droitiers et gauchers. Les données génétiques, psychométriques, neuroanatomiques, et neurofonctionnelles ont été acquises sur un aimant 3 Tesla.
  • Les bases de données pour les études EVA (Étude du Vieillissement Artériel) et 3C (Étude de 3 Citées) sont fondées sur des enquêtes épidémiologiques se concentrant sur le vieillissement anatomique, vasculaire et cognitif chez des sujets âgés d’au moins 65 ans. Ces deux dernières bases de données contiennent plus de 6000 IRM anatomiques, avec des données sociodémographiques, psychométriques et génomiques.

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CADRE GÉNÉRAL

Depuis sa fondation, le cadre général de recherche du GIN concerne l’étude théorique et expérimentale des relations entre le cerveau et la pensée.

Les études des bases neurales des fonctions cognitives chez des volontaires sains a vraiment commencé dans le milieu des années 1980, avec le développement d’une méthode pour cartographier rapidement le débit sanguin cérébral avec la TEP et l’eau marquée. Ceci a engendré de nouvelles possibilités pour identifier les réseaux neuraux mis en jeu pendant les activités cognitives, constituant une réelle percée épistémologique par rapport aux modèles habituels et aux méthodes de la psychologie et de la neuropsychologie.

Le développement de l’IRM fonctionnelle dans le milieu des années 1990 a permis de repousser les limites de la TEP et d’étendre les potentiels de ce type d’approche. Ceci a conduit à une explosion du nombre de publications et la création de nouvelles équipes de recherche travaillant dans le domaine de la neuroimagerie cognitive.

Durant les premières 23 années de son existence, le GIN a réalisé un certain nombre de contributions importantes et originales dans ce domaine, en particulier en ce qui concerne : les réseaux neuraux du langage, l’imagerie mentale, l’attention visuo-spatiale, les activités numériques et logiques et, plus récemment, l’état de repos conscient.


Le GIN a aussi été pionnier dans l’imagerie cérébrale de population, un nouveau paradigme visant à identifier les facteurs expliquant les relations phénotype-génotype dans le cerveau basé sur la collecte de multiples données multimodales d’imagerie, de psychométrie et génétiques dans de larges groupes d’individus.

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PRODUCTION

Depuis 1990, le GIN a produit plus de 200 articles dans des journaux à comité de lecture qui ont, pour le moment, reçu plus de 12000 citations, et donné un H-factor à 57.

Les articles du GIN [1] ont été publiés dans les journaux à plus haut facteur d’impact du domaine comme : Nature Neuroscience, Nature Reviews Neuroscience, Journal of Neuroscience, NeuroImage, Human Brain Mapping, Circulation, Annals of Neurology, Neurology, Stroke, Cerebral Cortex, Trends in Cognitive Sciences, Journal of Cognitive Neuroscience, PNAS, Neuroinformatics, British Medical Journal, American Journal of Psychiatry.

De plus, une partie des développements méthodologiques du GIN pour l’analyse automatisée des images ont été largement adoptées par la communauté internationale, comme par exemple son logiciel de labélisation anatomique automatique Automated Anatomical Labeling (AAL cité plus de 2000 fois) qui a été inclus dans le logiciel SPM. En fait, le GIN a conçu et développé 9 logiciels :

dont la propriété intellectuelle est maintenant détenue par le CNRS, le CEA et l’Université avec un brevet en attente pour FUNBATHS.

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FORMATION

Parce qu’ils ont été pionniers dans le champ de la neuroimagerie cognitive en France, c’était la responsabilité des chercheurs du GIN depuis son existence de former de jeunes scientifiques à ce domaine pour que ce dernier se développe dans le pays.

En décembre 2013, le GIN aura formé 40 doctorants dont une majorité aura été recrutée par les universités ou les grands organismes de recherche (CNRS, CEA, INSERM) dans le domaine de la cartographie cérébrale.

Les chercheurs et enseignants-chercheurs du GIN ont également fait une contribution considérable à l’enseignement dans ce nouveau domaine [2]. Ils enseignent notamment 40h dans le module « Neuroimagerie cognitive » dans le Master international de BioImagerie de l’université de Bordeaux et ils ont organisé trois écoles d’été ces dernières années.

La vulgarisation auprès du grand public est aussi une tradition pour ce groupe, avec de nombreuses conférences publiques, des participations à des débats dans les médias audio-visuels, des conférences dans les écoles, et des animations à La Fête de la Science.