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Personne :
LeChasseur, Yoan

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LeChasseur

Prénom

Yoan

Affiliation

Université Laval. Département de physique, de génie physique et d'optique

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ncf11852220

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2011 - 20162
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Voici les éléments 1 - 2 sur 2
  • PublicationRestreint
    A wireless headstage for combined optogenetics and multichannel electrophysiological recording
    (IEEE, 2016-06-20) Gagnon-Turcotte, Gabriel; LeChasseur, Yoan; Bories, Cyril; Messaddeq, Younès; De Koninck, Yves; Gosselin, Benoit
    This paper presents a wireless headstage with realtime spike detection and data compression for combined optogenetics and multichannel electrophysiological recording. The proposed headstage, which is intended to perform both optical stimulation and electrophysiological recordings simultaneously in freely moving transgenic rodents, is entirely built with commercial off-the-shelf components, and includes 32 recording channels and 32 optical stimulation channels. It can detect, compress and transmit full action potential waveforms over 32 channels in parallel and in real time using an embedded digital signal processor based on a low-power field programmable gate array and a Microblaze microprocessor softcore. Such a processor implements a complete digital spike detector featuring a novel adaptive threshold based on a Sigma-delta control loop, and a wavelet data compression module using a new dynamic coefficient re-quantization technique achieving large compression ratios with higher signal quality. Simultaneous optical stimulation and recording have been performed in-vivo using an optrode featuring 8 microelectrodes and 1 implantable fiber coupled to a 465-nm LED, in the somatosensory cortex and the Hippocampus of a transgenic mouse expressing ChannelRhodospin (Thy1::ChR2-YFP line 4) under anesthetized conditions. Experimental results show that the proposed headstage can trigger neuron activity while collecting, detecting and compressing single cell microvolt amplitude activity from multiple channels in parallel while achieving overall compression ratios above 500. This is the first reported high-channel count wireless optogenetic device providing simultaneous optical stimulation and recording. Measured characteristics show that the proposed headstage can achieve up to 100% of true positive detection rate for signal-to-noise ratio (SNR) down to 15 dB, while achieving up to 97.28% at SNR as low as 5 dB. The implemented prototype features a lifespan of up to 105 minutes, and uses a lightweight (2.8 g) and compact (17 × 18 × 10 mm3) rigid-flex printed circuit board.
  • PublicationAccès libre
    Microsonde optique et électrique pour l'enregistrement de neurones unitaires in vivo
    (2011) LeChasseur, Yoan; De Koninck, Yves; Vallée, Réal
    Le système nerveux central (SNC) est composé d'une population hétérogène de neurones. L'étude de leurs propriétés fonctionnelles à l'intérieur du SNC est indispensable afin de parvenir à comprendre leur rôle dans l'intégration du signal à l'intérieur d'un réseau. Pour accéder à ces informations, il est essentiel de pouvoir enregistrer de manière électrophysiologique des cellules identifiées dans le tissu intact. Ce type d'enregistrement ciblé est un défi, spécialement pour les circuits locaux de neurones. Pour prendre pleinement avantage des récentes techniques de marquages fluorescents, l'habilité à enregistrer des cellules individuelles électrophysiologiquement doit être combinée à un système de détection optique. Ce système doit être lui aussi capable de détecter les neurones sur une base individuelle profondément dans le SNC. Cette thèse fait la description d'une nouvelle microsonde optique et électrique basée sur une fibre optique à deux cœurs : un cœur optique permettant d'excitation local de la fluorescence de cellules marquées par un fluorophore et permettant aussi de collecter la fluorescence émise, et un cœur creux remplis d'électrolytes permettant l'enregistrement électrophysiologique unitaire de manière extracellulaire. Cette nouvelle approche permet la production de microsondes ayant suffisamment de résolution spatiale optique pour détecter une cellule unique : la microsonde peut être étirée pour obtenir un diamètre de pointe allant jusqu'à 6 µm, ce qui est plus petit que les corps cellulaires de la plupart des populations neuronales. La thèse présente l'évolution des différents designs de microsonde et du montage expérimental. Pour caractériser les propriétés optiques des sondes, une série d'expériences in vitro (sur des tranches cérébrales de rat) ont été réalisées ainsi qu'une série de simulations numériques. Par la suite, des expériences in vivo (sur le SNC de rat et souris) ont été faites pour identifier et enregistrer des neurones spinothalamique unitaires marqués au DiI ainsi que des neurones cérébraux de souris génétiquement modifiés pour exprimer de la GFP dans leurs cellules GABAergiques. Cette thèse présente aussi un critère spatial optique et électrophysiologique afin de confirmer la co-détection de cellules unitaire. Cette nouvelle microsonde ouvre de larges possibilités pour les enregistrements électrophysiologiques in vivo en donnant accès, en parallèle, aux signaux optiques unicellulaires.