LyNDA 26/10/2006 Lyon Neuroimaging Database & Applications Dr Pascal Calvat Dr Jean-Yves Nieff Pr. Christian Scheiber E. Caron, E. Boix Pr. G. Gimenez,

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1 LyNDA 26/10/2006 Lyon Neuroimaging Database & Applications Dr Pascal Calvat Dr Jean-Yves Nieff Pr. Christian Scheiber E. Caron, E. Boix Pr. G. Gimenez, JC Delpuech

2 Neuroimagerie TEP & SPECT IRM Morphologique Spectroscopique Activation Cérébrale MEG & EEG Utilisation de techniques d’imagerie souvent combinées pour l’exploration du fonctionnement cérébral

3 DESIGN - MODELING - PROCESSING – SPM 5 K. Friston et al. Wellcome Lab. Cognitive Science London

4 SENSUB & SPM// - UMR7004 Drive Disks M1. Mn MRI Cluster Switch Batch Real- time M0M0... Heidelberg Switch S0S0 Strasbourg Bruxelles G. Vétois, 1999-2000

5 Neuroimagerie - Réflexions 1. Chercheur (thèse) doit consacrer le maximum de temps à la problématique Neurosciences - Complexité des techniques d’imagerie -Gestion des Données -Outils d’analyse - Temps de calcul 2.Est-il judicieux, pour un groupe, de chercher à acquérir les moyens informatiques correspondants ? 3. De fait, l’étude du cerveau humain ne bénéficierait- elle pas d’une plus grande utilisation d’approches déjà éprouvées dans des problèmes de complexité ‘comparable’

6 CC CERMEP MEG INSERM ISC CNRS INSERM CREATIS CNRS/ UCB Lyon 1/ Université Lyon 2 Neuroscience Cognitive UMR 5015 CNRS/ INSERM/ INSA/ UCB Lyon 1 UMR 5515-U630-UMR5012 CNRS/ UCB Lyon 1/ Université Lyon 2 - UMR- (ex-UMR 5015) CNRS/ UCB Lyon 1 - Neurosciences sensorielles UMR5020 INSERM / UCB Lyon 1 - U280 - Dynamique cérébrale et Cognition INSERM / UCB Lyon 1 – UMR S534 Espace et Action INSERM INSERM / UCB Lyon 1 / UNIV ST ETIENNE - EMI 342 Intégration Centrale de la Douleur chez l’Homme UCB Lyon 1 - EA3092 Vulnérabilité à la schizophrénie GIE CERMEP- Imagerie du vivant Centre d'Etudes et de Recherche Médicale par Emission de Positons CHU

7 LyNDA une s tratégie « bottom-up »  Le côté pratique au quotidien efficacité, pérennité, sécurité informatique, économie temps Recherche & optimisation des moyens >> les études Neurosciences utilisant l’IRMf >> applicable directement aux études MEG  Pour, plus tard, Partager & Communiquer  Travailler de façon plus efficace en réseau >> Groupe National traceur du transporteur de la dopamine (DATscan)  Etudes Multicentriques – Standardisation >> projets dans le monde BIRN, GRIDBUS,

8 IRM Acquisition Console IRMf DICOM Anonymisation DICOM CHU ou CERMEP Centre de calcul BIRNy stagiaires (CC, ENS..)

9 A distributed file system (Data Grid), based on a client-server architecture. It’s also more: It provides a way to access files and computers based on their attributes rather than just their names or physical locations. It replicates, syncs, archives, and connects heterogeneous resources in a logical manner using abstraction mechanisms. Reagan W. Moore, Wayne Schroeder, Arcot Rajasekar, George Kremenek, Lucas Gilbert & Arun Jagatheesan San Diego Supercomputer Center

10 NIH Provides $24 Million to Support Research Network Funding Will Enable Refinement of Multi-Site Neuroimaging Tools Friday, March 17, 2006 “One of our most significant accomplishments is that — through Function BIRN — we have begun to create the sociology and culture for data sharing among researchers,” Pr Steven Potkin said

11 Organiser les Données Data directories below toplevel –subject1 session1 session2... (anatomy): structural data results: results for estimates & contrasts –subject2...... –results: 2nd-level results contrast... –(onsets, durations, params, regressors, weights): directory for special parameters which can be loaded from files Méta-données dans SRB

12 Object perception and attention in Infero-Temporal cortex Cécile Bordier, Jérôme Prado, Kenneth Knoblauch Institut Cellule Souche et Cerveau U371 Raisonnement, Développement, & Pragmatique UMR 5015 Fonds Emergence Région Rhône-Alpes Stimuli Visual: 2 types of image sequences objects (20 seq./session) or1/f noise (16 seq/session) Auditory: 3 tones of different frequency 2 sessions Session 1: auditory discrimination Session 2: visual recognition 18 Observers retinotopic mapping to delineate early visual areas CCIN2P3CCIN2P3 - CNRS Lynda : Lyon Neuroimaging Database and Applications

13 Cécile & LyNDA au CC-IN2P3 Hardware :Hardware : un espace de stockage Software :Software : des outils adaptés et mis à jours Services :Services : une équipe efficace et rapide Simplicité :Simplicité : outil simple et intuitif (avec toutes les options spm) Rapidité :Rapidité : calcul en parallèle (10 sujets en moins de temps que pour deux habituellement) Robustesse :Robustesse : reproductivité et harmonisation des prétraitements Mémorisation :Mémorisation : fichier complet des calculs effectués sur les données

14 Perception en condition d'incertitude: réseaux codant la structure probabiliste locale des séquences de percepts Philippe Domenech Unité Neuroscience Cognitive Prise de Décisions & Récompenses JC DREHER, PD est co-encadré Pr. N Franck IRMf n=14 sujets 2 « runs » de 45 min Div/ 28 du temps de prétraitement: optimisation des paramètres par comparaison entre plusieurs combinaisons concurrentes. Div/14 du temps d’estimation des modèles: recherche d’une modélisation optimale par stratégie ascendante. Généralisation de l’usage des analyses non paramétriques (consommatrices en ressources): plus sensibles et plus spécifiques. Archivage accessible et fiable à long terme: SRB

15 Réjection et/ou correction des artéfacts Moyennage, Différence, FFT Filtrage spatial, SAM Suppression offset, filtrage, marqueurs Modélisation de sources Localisation Profil d’activation, relation temporelle, intercorrélation temps fréquence, synchronies espace capteurs Analyse de groupe et statistiques Signaux MEG/EEG IRM anatomique Conversion MEG/IRM coregistration Extraction modèle de tête temps fréquence, synchronie espace source Contrôle radiologique Département de MagnétoEncéphaloGraphie - Hôpital Le Vinatier - BRON MEG CTF/VSM 275 canaux + 64 EEG (2400 Hz) GIE CERMEP - Imagerie du Vivant CNRS/INSERM/HCL/UCLB/UJF Présentation LyNDA 26/10/2006

16 Département de MagnétoEncéphaloGraphie - Hôpital Le Vinatier - BRON MEG CTF/VSM 275 canaux + 64 EEG (2400 Hz) Matlab SPM (UCL, London) BrainVisa (SHFJ) BrainStorm (LENA, UPR640) Anatomist (SHFJ) CTF/VSM Volumes des données De 5 à 20 Go par sujet Activité annuelle (200 examens) environ 2-4To Partage de données Travail distant des utilisateurs et analyse des IRM GIE CERMEP - Imagerie du Vivant CNRS/INSERM/HCL/UCLB/UJF Présentation LyNDA 26/10/2006

17 Online Medical Instrumentation and Neuroscience Osaka Univ. Hospital Osaka Univ. DV transfer Life-electronics laboratory, AIST Data Analysis Provision of MEG Provision of expertise in the analysis of brain function Cybermedia Center Data Generation Analysis Results A GRIDS Laboratory Dept. of Computer Science and Software Engineering The University of Melbourne, Australia Dr. Rajkumar Buyya

18 Conseil Consultatif DATscan® - GE Healthcare Contribution du Centre de Médecine Nucléaire Hôpital Neuro-Cardiologique, Bron Standardisation de l’analyse semi-quantitative de la fixation du transporteur de la dopamine DATscan® Pr. C. Scheiber – Pr. E. Broussolle Dr Géraldine Pina - Jomir

19 Utilisation LyNDA DAT- conseil consultatif DAT SPECT DICOM, Interfile….... & Méta données Questionnaire CC Centre N°1..n SRB Centre N°1..n DAT SPM99 SPM2 Wrapper & Méta données RAW DATA Calibration Et/ou DATA Calibrées LyNDA_SPM (300 Matlab)

20 LyNDA en RESUME D’abord l’amélioration de la « Vie quotidienne » Utilisation Rationnelle des Moyens Informatiques Apprendre à exploiter pour sa Recherche des moyens Informatiques distants mutualisés S’approprier les méthodes éprouvées dans d’autres domaines de la science Permet de mieux travailler en réseau Facilite les échanges entre disciplines scientifiques Facilité d’intégration dans un réseau international Standardisation & Bases de données

21 Méthodologie - Standardisation La non- standardisation des examens de neuroimagerie est un facteur de confusion dans la contribution de la neuroimagerie à la compréhension du fonctionnement cérébral. -Standardisation des logiciels en cours (SPM, …) -Standardisation des méthodes d’imagerie -Contrôle de qualité des appareils producteurs - Autres …

22 Intersite BOLD sensitivity: Magnet Strength Red: 3T Blue: 1.5T J. Turner (2004) Analysis performed by Lee Friedman, U New Mexico CERMEP SONATA ?

23 Calibration & Standardisation MN 3T Duke 4T Duke 1.5T UCI 1.5T BWH 3T Top : Day-1 Bottom : Day-2 Analysis by J. Turner, UCI SONATA – CERMEP (Lyon)

24 Sensorimotor task: Site effects Scan: Cog SM Rest SM BH SM BH Rest SM Turner et al., 2004

25 S1 (1s) S2 (2 s) (14 s) DELAI } P= 0.5 $20 > P=0.25 $20 S1 DELAI y=-23 T-valeur z = -11 y=27 y=23 ou Machine B (P=0.5 $20) Machine à sous A (P=0.25 $20) Dreher et al., Cerebral Cortex, 2006 y=-19 S2: Gagne $20 (machine à sous A) > (machine B)