Imagerie photoacoustique comprimée de l'activité neuronale – CAPTAIN

Afin de décrypter les fonctions complexes du cerveau, il est necessaire de mesurer l'activité électrique de grands ensembles de neurones. Il n'existe cependant aujourd’hui aucune technique permettant d'imager de manière non invasive cette activité à grande profondeur dans le cerveau (> 2 mm) avec une résolution cellulaire (10 µm) et une fréquence d'images élevée (> 10 Hz).
Ce projet vise à développer un système d'imagerie photoacoustique tout optique pour résoudre ce défi, et à démontrer ses performances à des profondeurs sans précédent dans le cerveau de la souris. Cette technique est basée sur une détection interférométrique optique des ultrasons générés par l'absorption d'une impulsion laser nanoseconde par un absorbeur optique. Afin de détecter des fréquences acoustiques élevées (jusqu'à 100 MHz) et d'atteindre ainsi une résolution unicellulaire, je fabriquerai des cavités de Fabry-Pérot avec une fine couche de polymère insérée entre deux miroirs. Pour réduire le temps d’acquisition, je développerai des méthodes de mesures et des algorithmes de reconstruction d'image correspondants basés sur les concepts d’acquisition comprimée. Combiné à une acquisition semi-parallélisée utilisant un réseau de photodiodes, cela permettra d'obtenir une cadence d'imagerie élevée, supérieure à 10 Hz.
Ce projet ouvrira la voie à l'imagerie de l'activité neuronale à grande profondeur (> 2 mm) dans le cerveau de la souris, avec une résolution spatiale cellulaire et une haute résolution temporelle