Matthieu Vanni s’intéresse à la neuroimagerie et la cartographie fonctionnelle depuis plus de 15 ans.

Son laboratoire offre une plateforme unique permettant à la fois des recherches fondamentales et de neuro-ingénierie.     

Sa thématique de recherche principale porte sur la connectivité fonctionnelle afin de décrypter les mécanismes cérébraux permettant la vision.

Ses recherches impliquent l’utilisation de l’imagerie calcique et de l’optogénétique. Les approches d’optogénétique consistent à faire exprimer, par voie virale ou transgénique, des protéines exogènes permettant de manipuler ou de mesurer l’activité des neurones à l’aide de la lumière.

Ces recherches ont également un impact direct sur le développement de nouvelles approches thérapeutiques liées aux déficiences visuelles telles que la cécité corticale ou encore de développement de neuroprothèses pour la restauration de la vue (œil artificiel).

L’élaboration de la perception visuelle provient de l’interaction complexe entre les neurones des différentes aires corticales et de la topographie des connections entre les aires corticales et au sein de ces aires.

Dans ce contexte, le laboratoire explore la relation entre la perception visuelle et la connectivité fonctionnelle et la cartographie corticale dans les aires visuelles et au-delà.

Ces recherches, réalisées chez la souris réalisant des taches comportementales de discrimination visuelle, impliquent l’utilisation de l’optogénétique afin de stimuler ou d’inactiver réversiblement différentes régions du cortex.

Ces recherchent impliquent également l’utilisation de l’imagerie fonctionnelle en utilisant des indicateurs calciques tels que GCaMP6.

Elles utilisent notamment les approches de cartographie basée sur l’activité spontanée permettant d’explorer les connections fonctionnelles par des approches de corrélation : Resting state mapping

L’exploration de la cartographie et de la connectivité fonctionnelle implique l’utilisation d’approches expérimentales sensibles, spécifiques et résolutives que seule la neurophotonique peut fournir.

Le laboratoire est également très impliqué dans le développement de ces nouvelles approches expérimentales en collaboration avec l’École Polytechnique et la startup LabeoTech : https://www.labeotech.com/.

Différents prtent par exemple sur le développement d’aojets sont en cours et porpproches permettant la perturbation et la lecture en parallèle de l’activité des circuit neuronaux à l’échelle du cerveau entier.

D’autres projets portent sur le développement de systèmes entièrement automatisés de collecte des données.

Bien qu’une grande majorité des déficiences visuelles soient causées par des pathologies oculaires, un certain nombre, appelé cécité corticale, fait suite à des dommages au niveau des régions visuelles du cerveau.

Le développement d’un modèle animal fiable de cécité corticale va permettre d’évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques innovantes telles que celles utilisant la stimulation cérébrale non invasive.

Pour restaurer la perception visuelle lors de la perte totale des fonctions oculaires, une des stratégies consisterait à stimuler le cortex en prenant en compte les cartes corticales sous-jacentes ainsi que la balance inhibition/excitation des réseaux corticaux grâce à l’optogénétique.

La stratégie utilisée utilisera la vision par ordinateur pour segmenter les stimuli visuels par intelligence artificielle et générer la séquence d'activation/inactivation corticale sur le cortex visuel d’animaux aveugles.

La photostimulation corticale serait alors réalisée en utilisant des matrices de OLED flexibles en contact du cortex exprimant par voie virale des protéines photosensibles excitatrices ou inhibitrices.

• Toutes les publications du laboratoire se trouvent ici : https://www.opto.umontreal.ca/cortex/publications.html