Kick-off meeting Vendredi 8 fevrier 2007 X. Pennec

1. Kick-off meetingVendredi 8 fevrier 2007X. Pennec ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

2. Ordre du jour • 14h00 – 14h15 Présentation de l’ARC [Xavier] • 14h15 – 15h30 Présentation des équipes (compétences, objectifs, 10mn) • Asclepios • LNAO Neurospin • Neurospin INRIA Futur • MMiXT, LENA, CHUPS • Visages • LSIS, LXAO • CMLA (+Paris 6) • 15h30 – 16h00 Objectifs communs pour 2007, pour 2008 et au delà • 16h00 – 16h30 Organisation du projet • Sujet Post-doc • Reunions suivantes ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

3. BrainVar: Etude et modélisation de la variabilité anatomique du cerveau humain • Buts et applications • Anatomie représentative et variabilité normal • Modéliser le développement au cours du temps (croissance) • Détection et classer les pathologies a partir des déviations structurales • Des modèles génériques (atlas) au modèles spécifiques (patient) • Normalisation des études fonctionelles de groupe • Problématique au coeur de la recherche actuelle • Computational Anatomy, an emerging discipline, P. Thompson & M. Miller École d’été + numéro spécial NeuroImage 2004 • Mathematical Foundations of Computational Anatomy (MFCA’06), MICCAI workshop (X. Pennec and S. Joshi) • ARC BrainVar (2007-2008), Asclepios, Visages, INRIA + CEA Neurospin, Pitié-Salpêtrière, ENS Cachan, LXAO Marseilles. ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

4. BrainVar: Etude et modélisation de la variabilité anatomique du cerveau humain Hiérarchie de variétés anatomiques (modèles structurels) • Amers [0D] : CA, CP (Talairach) • Courbes [1D] : lignes de crête, sillons corticaux [P. Fillard] • Surfaces [2D] : cortex, rubans corticaux, parcellisation du manteau cortical • Volumes: Images (VBM) • Imagerie de diffusion, faisceaux de fibres • Transformations : rigide, multi-affine, difféomorphismes [TBM, V. Arsigny] ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

5. Problèmes et questions • Inférence des modèles (segmentation) • Problèmes d’analyse d’image (e.g croissance) • Identification (labelisation) • Mise en correspondance • Des modèles et intra-modèle (e.g. entre lignes) • Sur la surface corticale vs dans le volume entier • Calcul statistique et algorithmique sur les variétés • Variétés de diemension finies et infinie • Métrique a utiliser ? ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

6. Problèmes et questions • Variabilité anatomique et fonctionelle • Modèles structurels de l’activité fonctionnelle • Marqueurs fonctionnels • Méthodologie d’analyse similaire a l’anatomique • Analyse causale de la variabilité • Modèle descriptif (bifurcations dans la trajectoire du développement) • Modèles génératifs incluant des informations image et génétique • Lien entre localisation fonctionelle & connectivité anatomique • Définition fine des faisceaux de fibre [lien avec ARC DMRI] • Statistiques sur les faisceaux de fibres • E.g. homéomorphisme entre architecture et zones topiques? ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

7. Objectifs • Constat: un problème très complexe • Nombreuses méthodes et données adressant des aspects particuliers • Données très disparates • Méthodes non comparables • Très grand nombre de degrés de liberté : • Les hypothèses implicites conditionnent en partie les résultats • Objectifs : faire murir les enjeux et identifier les verroux • Comparer les resultats de variabilité [collaborations bi/tri-partites 2007] • Méthodes différentes, mêmes données • Mêmes méthodes, données différentes • Méthodes pour fusionner les résultats • Fédérer les efforts méthodologiques et expérimentaux [Post doc 2008] • Outils algorithmiques • Bases d’évaluation • Projet ANR / Européen (FET) [2009++] ? ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

8. Organisation de l’ARC • Budget: • 15000 euros pour les missions par an (2007+2008) • Un post-doc INRIA pour 2008 (a recruter en 2007) • Reunions scientifiques a thèmes • Recenser les methodes et les données • Identifier les collaborations efficaces • Lien avec l’ARC DMRI (INRIA (ODYSSEE), Inserm U678 UPMC, Centre de recherche RMN CHUPS) • Aim #1: mathematical tractography for high resolution diffusion MRI • Aim #2: 3D atlas of striatal territories • Aim #3: New statistical methods to quantify diffusion. • Collaborations • Thèmes ? • Sous-groupes ? • Workshop ? ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

9. Axes de recherche : Une chaîne de traitement a plusieurs niveaux • Méthodes statistiques de mesure et d’analyse • Extraction des primitives • Statistiques sur ces objets • Modélisation [descriptive -> générative] • Variabilité anatomo-fonctionelle • Croissance • Correlation avec facteurs genetiques / cliniques • Utilisation (normalisation spatiale / Personnalisation) • Algorithmes de mise en correspondance • Recalage non rigide / surfacique / autres • prenant en compte la variabilité • Sur la transformation / des sources de données ARC BrainVar - 7 fevrier 2007

10. Prochaines reunions • Mardi 3 avril au CEA Saclay • Recalage et variabilite des lignes et surfaces sulcales • Pierre Fillard: variabilite a partir des lignes sulcales • Stanley Durrleman: comparaison avec les methodes de diffeos 3D sur les memes lignes. • Olivier Coulon: matching de lignes sur la surface corticale • Guillaume Auzias: titre a prevoir • Joan Glaunès: Matching de courants de courbes et surfaces • Christian: Statistiques sur les rubans corticaux (thèse Isabelle Corouge) • Discussion sur comment adapter ces techniques aux faisceaux de fibres • Tour de table sur les outils logiciels utilises. • Mardi 5 juin DTI a sophia : DTI (en collaboration avec DMRI?) • ODJ a définir ARC BrainVar - 7 fevrier 2007