Méthodes optiques innovantes pour le contrôle rapide et tridimensionnel de l'activité neuronale
Advanced optical methods for fast and three-dimensional control of neural activity
par Hernández Cubero Óscar Rubén sous la direction de Emiliani Valentina
Thèse de doctorat en Physique optique
École doctorale Interdisciplinaire Européenne Frontières du Vivant

Soutenue le Friday 22 January 2016 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Activité spontanée (électrophysiologie)
  • Holographie numérique
  • Optogénétique
Le texte intégral n’est pas librement disponible sur le web
Vous pouvez accéder au texte intégral de la thèse en vous authentifiant à l’aide des identifiants ENT de l’Université, au sein de l’établissement en utilisant un compte invité Wifi ou en demandant un accès extérieur si vous pouvez justifier de votre appartenance à un établissement chargé d’une mission d’enseignement supérieur ou de recherche

Se connecter ou demander un accès au texte intégral

Depuis le 1er janvier 2012, les thèses de doctorat soutenues ou préparées à l’Université Paris Descartes sont déposées au format électronique, sous licence Creative Commons.

Consultation de la thèse sur d’autres sites :

Theses.fr

Description en anglais
Description en français
Mots clés
Optogenetique, Déflecteur acousto-optique, Faisceau Gaussien à faible ouverture numérique, Modulation de phase, Excitation biphotonique, Modulation du front d'onde, Holographie générée par ordinateur, Focalisation temporelle, Modulation tridimensionnelle de la lumière, Photo conversion de Kaede, Suppression de l'ordre zéro
Resumé
La révolution en cours des outils optogénétiques - des protéines photosensibles génétiquement induites qui peuvent activer, inhiber et enregistrer l'activité neuronale - a permis d'ouvrir une nouvelle voie pour relier l'activité neuronale et la cognition. Néanmoins, pour profiter au mieux de ces outils nous avons besoin de méthodes optiques qui peuvent projeter des schémas d'illumination complexes dans le cerveau. Pendant mon doctorat, j'ai travaillé sur deux nouveaux systèmes complémentaires pour la stimulation de l'activité neuronale. Le premier système combine des déflecteurs acousto-optiques et une illumination Gaussienne à faible ouverture numérique pour produire une photo activation rapide des outils optogénétiques. La capacité d'accès aléatoire du système permet de délivrer des séquences d'illumination spatialement et temporellement complexes qui simulent avec succès les schémas physiologiques de l'activité des fibres moussues dans des tranches de cerveaux. Ces résultats démontrent que les schémas de stimulation optogénétique peuvent être utilisés pour recréer l'activité en cours et étudier les microcircuits du cerveau dans un environnement physiologique. Alternativement, l'holographie générée par ordinateur (HGO) permet d'améliorer grandement les stimulations optogénétiques en répartissant efficacement la lumière sur plusieurs cibles cellulaires simultanément. Néanmoins, le confinement axial se dégrade pour des schémas d'illuminations larges. Afin de d'améliorer ce point, l'HGO peut être combinée avec une technique de focalisation temporelle qui confine axialement la fluorescence sans dépendre de l'allongement latéral. Les précédentes configurations maintiennent l'excitation non linéaire à un unique plan focal spatiotemporel. Dans cette thèse, je décris deux méthodes différentes qui permettent de dépasser ces limitations et de permettre la génération de schémas focalisés tridimensionnellement, à la fois spatialement et temporellement.