Étude des mécanismes de localisation auditive et de leur plasticité dans le cortex auditif humain.

Pouvoir déterminer la provenance des sons est fondamental pour bien interagir avec notre environnement. La localisation auditive est une faculté importante et complexe du système auditif humain. Le cerveau doit décoder le signal acoustique pour en extraire les indices qui lui permettent de localiser une source sonore. Ces indices de localisation auditive dépendent en partie de propriétés morphologiques et environnementales qui ne peuvent être anticipées par l'encodage génétique. Le traitement de ces indices doit donc être ajusté par l'expérience durant la période de développement. À l’âge adulte, la plasticité en localisation auditive existe encore. Cette plasticité a été étudiée au niveau comportemental, mais on ne connaît que très peu ses corrélats et mécanismes neuronaux. La présente recherche avait pour objectif d'examiner cette plasticité, ainsi que les mécanismes d'encodage des indices de localisation auditive, tant sur le plan comportemental, qu'à travers les corrélats neuronaux du comportement observé. Dans les deux premières études, nous avons imposé un décalage perceptif de l’espace auditif horizontal à l’aide de bouchons d’oreille numériques. Nous avons montré que de jeunes adultes peuvent rapidement s’adapter à un décalage perceptif important. Au moyen de l’IRM fonctionnelle haute résolution, nous avons observé des changements de l’activité corticale auditive accompagnant cette adaptation, en termes de latéralisation hémisphérique. Nous avons également pu confirmer l’hypothèse de codage par hémichamp comme représentation de l'espace auditif horizontal. Dans une troisième étude, nous avons modifié l’indice auditif le plus important pour la perception de l’espace vertical à l’aide de moulages en silicone. Nous avons montré que l’adaptation à cette modification n’était suivie d’aucun effet consécutif au retrait des moulages, même lors de la toute première présentation d’un stimulus sonore. Ce résultat concorde avec l’hypothèse d’un mécanisme dit de many-to-one mapping, à travers lequel plusieurs profils spectraux peuvent être associés à une même position spatiale. Dans une quatrième étude, au moyen de l’IRM fonctionnelle et en tirant profit de l’adaptation aux moulages de silicone, nous avons révélé l’encodage de l’élévation sonore dans le cortex auditif humain.

Étude des mécanismes de localisation auditive et de leur plasticité dans le cortex auditif humain

Pouvoir déterminer la provenance des sons est fondamental pour bien interagir avec notre environnement. La localisation auditive est une faculté importante et complexe du système auditif humain. Le cerveau doit décoder le signal acoustique pour en extraire les indices qui lui permettent de localiser une source sonore. Ces indices de localisation auditive dépendent en partie de propriétés morphologiques et environnementales qui ne peuvent être anticipées par l'encodage génétique. Le traitement de ces indices doit donc être ajusté par l'expérience durant la période de développement. À l’âge adulte, la plasticité en localisation auditive existe encore. Cette plasticité a été étudiée au niveau comportemental, mais on ne connaît que très peu ses corrélats et mécanismes neuronaux. La présente recherche avait pour objectif d'examiner cette plasticité, ainsi que les mécanismes d'encodage des indices de localisation auditive, tant sur le plan comportemental, qu'à travers les corrélats neuronaux du comportement observé. Dans les deux premières études, nous avons imposé un décalage perceptif de l’espace auditif horizontal à l’aide de bouchons d’oreille numériques. Nous avons montré que de jeunes adultes peuvent rapidement s’adapter à un décalage perceptif important. Au moyen de l’IRM fonctionnelle haute résolution, nous avons observé des changements de l’activité corticale auditive accompagnant cette adaptation, en termes de latéralisation hémisphérique. Nous avons également pu confirmer l’hypothèse de codage par hémichamp comme représentation de l'espace auditif horizontal. Dans une troisième étude, nous avons modifié l’indice auditif le plus important pour la perception de l’espace vertical à l’aide de moulages en silicone. Nous avons montré que l’adaptation à cette modification n’était suivie d’aucun effet consécutif au retrait des moulages, même lors de la toute première présentation d’un stimulus sonore. Ce résultat concorde avec l’hypothèse d’un mécanisme dit de many-to-one mapping, à travers lequel plusieurs profils spectraux peuvent être associés à une même position spatiale. Dans une quatrième étude, au moyen de l’IRM fonctionnelle et en tirant profit de l’adaptation aux moulages de silicone, nous avons révélé l’encodage de l’élévation sonore dans le cortex auditif humain.

Neurophysiologie du langage : apports de la neuro-imagerie et état des connaissances

International audience

Relación entre atrofia cortical difusa y desempeño cognitivo : estudio en población mayor de 60 años en un hospital universitario en la ciudad de Bogotá

El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la existencia de la relación entre la atrofia cortical difusa objetivada por neuroimagenes cerebrales y desempeños cognitivos determinados mediante la aplicación de pruebas neuropsicológicas que evalúan memoria de trabajo, razonamiento simbólico verbal y memoria anterógrada declarativa. Participaron 114 sujetos reclutados en el Hospital Universitario Mayor Méderi de la ciudad de Bogotá mediante muestreo de conveniencia. Los resultados arrojaron diferencias significativas entre los dos grupos (pacientes con diagnóstico de atrofia cortical difusa y pacientes con neuroimagenes interpretadas como dentro de los límites normales) en todas las pruebas neuropsicológicas aplicadas. Respecto a las variables demográficas se pudo observar que el grado de escolaridad contribuye como factor neuroprotector de un posible deterioro cognitivo. Tales hallazgos son importantes para determinar protocoles tempranos de detección de posible instalación de enfermedades neurodegenerativas primarias.

Disorders of arousal: a physiopathological window to explore the mechanisms regulating sleep arousal

Disorders of Arousal (DoA) belong to NREM parasomnias and are characterized by motor and emotional episodes arising from incomplete awakenings from NREM sleep. DoA episodes embody at the same time the double nature of the arousal process, that is preserving sleep as well as respond to sleep perturbations, thus being an ideal model to study sleep arousal. In the first part of this work, we performed a spectral whole scalp EEG analysis exploring the neurophysiologic correlates of the pre-motor onset of the episodes in a large sample of patients with DoA, disclosing the co-existence of both slow and fast EEG frequencies over overlapping areas before DoA episodes, suggesting an alteration of local sleep mechanisms. Episodes of different complexity were preceded by a similar EEG activation, implying that they possibly share a similar pathophysiology. In the second part of this work, we performed a spectral whole scalp EEG analysis comparing the pre-motor onset of the episodes and normal arousals from healthy sleepers, disclosing the persistence of slow frequencies as well as sigma band (expression of sleep spindles) in DoA episodes. Overall, these results might subtend a higher tendence to preserve sleep and a more defective mechanism toward developing a complete arousal in patients with DoA. In the last part of our work, we evaluated 15 patients with DoA with 15 controls in a functional MRI study during wakefulness in addition to a proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) focused on cingulate cortex. We disclosed subtle alterations on posterior cingulate cortex as well as an increased connectivity in sensory-motor network, possibly representing a trait-functional feature responsible for the dysfunctional arousal process in DoA patients

Functional mapping of the human visual cortex with intravoxel incoherent motion MRI.

Functional imaging with intravoxel incoherent motion (IVIM) magnetic resonance imaging (MRI) is demonstrated. Images were acquired at 3 Tesla using a standard Stejskal-Tanner diffusion-weighted echo-planar imaging sequence with multiple b-values. Cerebro-spinal fluid signal, which is highly incoherent, was suppressed with an inversion recovery preparation pulse. IVIM microvascular perfusion parameters were calculated according to a two-compartment (vascular and non-vascular) diffusion model. The results obtained in 8 healthy human volunteers during visual stimulation are presented. The IVIM blood flow related parameter fD* increased 170% during stimulation in the visual cortex, and 70% in the underlying white matter.

Mechanisms underlying functional recovery after in vivo focal cerebral ischemia : from preconditioning to diffusion MRI

Version abregée L'ischémie cérébrale est la troisième cause de mort dans les pays développés, et la maladie responsable des plus sérieux handicaps neurologiques. La compréhension des bases moléculaires et anatomiques de la récupération fonctionnelle après l'ischémie cérébrale est donc extrêmement importante et représente un domaine d'intérêt crucial pour la recherche fondamentale et clinique. Durant les deux dernières décennies, les chercheurs ont tenté de combattre les effets nocifs de l'ischémie cérébrale à l'aide de substances exogènes qui, bien que testées avec succès dans le domaine expérimental, ont montré un effet contradictoire dans l'application clinique. Une approche différente mais complémentaire est de stimuler des mécanismes intrinsèques de neuroprotection en utilisant le «modèle de préconditionnement» : une brève insulte protège contre des épisodes d'ischémie plus sévères à travers la stimulation de voies de signalisation endogènes qui augmentent la résistance à l'ischémie. Cette approche peut offrir des éléments importants pour clarifier les mécanismes endogènes de neuroprotection et fournir de nouvelles stratégies pour rendre les neurones et la glie plus résistants à l'attaque ischémique cérébrale. Dans un premier temps, nous avons donc étudié les mécanismes de neuroprotection intrinsèques stimulés par la thrombine, un neuroprotecteur «préconditionnant» dont on a montré, à l'aide de modèles expérimentaux in vitro et in vivo, qu'il réduit la mort neuronale. En appliquant une technique de microchirurgie pour induire une ischémie cérébrale transitoire chez la souris, nous avons montré que la thrombine peut stimuler les voies de signalisation intracellulaire médiées par MAPK et JNK par une approche moléculaire et l'analyse in vivo d'un inhibiteur spécifique de JNK (L JNK) .Nous avons également étudié l'impact de la thrombine sur la récupération fonctionnelle après une attaque et avons pu démontrer que ces mécanismes moléculaires peuvent améliorer la récupération motrice. La deuxième partie de cette étude des mécanismes de récupération après ischémie cérébrale est basée sur l'investigation des bases anatomiques de la plasticité des connections cérébrales, soit dans le modèle animal d'ischémie transitoire, soit chez l'homme. Selon des résultats précédemment publiés par divers groupes ,nous savons que des mécanismes de plasticité aboutissant à des degrés divers de récupération fonctionnelle sont mis enjeu après une lésion ischémique. Le résultat de cette réorganisation est une nouvelle architecture fonctionnelle et structurelle, qui varie individuellement selon l'anatomie de la lésion, l'âge du sujet et la chronicité de la lésion. Le succès de toute intervention thérapeutique dépendra donc de son interaction avec la nouvelle architecture anatomique. Pour cette raison, nous avons appliqué deux techniques de diffusion en résonance magnétique qui permettent de détecter les changements de microstructure cérébrale et de connexions anatomiques suite à une attaque : IRM par tenseur de diffusion (DT-IR1V) et IRM par spectre de diffusion (DSIRM). Grâce à la DT-IRM hautement sophistiquée, nous avons pu effectuer une étude de follow-up à long terme chez des souris ayant subi une ischémie cérébrale transitoire, qui a mis en évidence que les changements microstructurels dans l'infarctus ainsi que la modification des voies anatomiques sont corrélés à la récupération fonctionnelle. De plus, nous avons observé une réorganisation axonale dans des aires où l'on détecte une augmentation d'expression d'une protéine de plasticité exprimée dans le cône de croissance des axones (GAP-43). En appliquant la même technique, nous avons également effectué deux études, rétrospective et prospective, qui ont montré comment des paramètres obtenus avec DT-IRM peuvent monitorer la rapidité de récupération et mettre en évidence un changement structurel dans les voies impliquées dans les manifestations cliniques. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons décrit la manière dont la DS-IRM peut être appliquée dans le domaine expérimental et clinique pour étudier la plasticité cérébrale après ischémie. Abstract Ischemic stroke is the third leading cause of death in developed countries and the disease responsible for the most serious long-term neurological disability. Understanding molecular and anatomical basis of stroke recovery is, therefore, extremely important and represents a major field of interest for basic and clinical research. Over the past 2 decades, much attention has focused on counteracting noxious effect of the ischemic insult with exogenous substances (oxygen radical scavengers, AMPA and NMDA receptor antagonists, MMP inhibitors etc) which were successfully tested in the experimental field -but which turned out to have controversial effects in clinical trials. A different but complementary approach to address ischemia pathophysiology and treatment options is to stimulate and investigate intrinsic mechanisms of neuroprotection using the "preconditioning effect": applying a brief insult protects against subsequent prolonged and detrimental ischemic episodes, by up-regulating powerful endogenous pathways that increase resistance to injury. We believe that this approach might offer an important insight into the molecular mechanisms responsible for endogenous neuroprotection. In addition, results from preconditioning model experiment may provide new strategies for making brain cells "naturally" more resistant to ischemic injury and accelerate their rate of functional recovery. In the first part of this work, we investigated down-stream mechanisms of neuroprotection induced by thrombin, a well known neuroprotectant which has been demonstrated to reduce stroke-induced cell death in vitro and in vivo experimental models. Using microsurgery to induce transient brain ischemia in mice, we showed that thrombin can stimulate both MAPK and JNK intracellular pathways through a molecular biology approach and an in vivo analysis of a specific kinase inhibitor (L JNK1). We also studied thrombin's impact on functional recovery demonstrating that these molecular mechanisms could enhance post-stroke motor outcome. The second part of this study is based on investigating the anatomical basis underlying connectivity remodeling, leading to functional improvement after stroke. To do this, we used both a mouse model of experimental ischemia and human subjects with stroke. It is known from previous data published in literature, that the brain adapts to damage in a way that attempts to preserve motor function. The result of this reorganization is a new functional and structural architecture, which will vary from patient to patient depending on the anatomy of the damage, the biological age of the patient and the chronicity of the lesion. The success of any given therapeutic intervention will depend on how well it interacts with this new architecture. For this reason, we applied diffusion magnetic resonance techniques able to detect micro-structural and connectivity changes following an ischemic lesion: diffusion tensor MRI (DT-MRI) and diffusion spectrum MRI (DS-MRI). Using DT-MRI, we performed along-term follow up study of stroke mice which showed how diffusion changes in the stroke region and fiber tract remodeling is correlating with stroke recovery. In addition, axonal reorganization is shown in areas of increased plasticity related protein expression (GAP 43, growth axonal cone related protein). Applying the same technique, we then performed a retrospective and a prospective study in humans demonstrating how specific DTI parameters could help to monitor the speed of recovery and show longitudinal changes in damaged tracts involved in clinical symptoms. Finally, in the last part of this study we showed how DS-MRI could be applied both to experimental and human stroke and which perspectives it can open to further investigate post stroke plasticity.

Multimodal MRI analysis of structural and functional networks in the human brain : application to two clinical studies : driving abilities under THC intoxication and early white matter changes in FXTAS

Les approches multimodales dans l'imagerie cérébrale non invasive sont de plus en plus considérées comme un outil indispensable pour la compréhension des différents aspects de la structure et de la fonction cérébrale. Grâce aux progrès des techniques d'acquisition des images de Resonance Magnetique et aux nouveaux outils pour le traitement des données, il est désormais possible de mesurer plusieurs paramètres sensibles aux différentes caractéristiques des tissues cérébraux. Ces progrès permettent, par exemple, d'étudier les substrats anatomiques qui sont à la base des processus cognitifs ou de discerner au niveau purement structurel les phénomènes dégénératifs et développementaux. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation d'une approche multimodale pour étudier les différents aspects de la dynamique cérébrale grâce à l'application de cette approche à deux études cliniques: l'évaluation structurelle et fonctionnelle des effets aigus du cannabis fumé chez des consommateurs réguliers et occasionnels, et l'évaluation de l'intégrité de la substance grise et blanche chez des jeunes porteurs de la prémutations du gène FMR1 à risque de développer le FXTAS (Fragile-X Tremor Ataxia Syndrome). Nous avons montré que chez les fumeurs occasionnels de cannabis, même à faible concentration du principal composant psychoactif (THC) dans le sang, la performance lors d'une tâche visuo-motrice est fortement diminuée, et qu'il y a des changements dans l'activité des trois réseaux cérébraux impliqués dans les processus cognitifs: le réseau de saillance, le réseau du contrôle exécutif, et le réseau actif par défaut (Default Mode). Les sujets ne sont pas en mesure de saisir les saillances dans l'environnement et de focaliser leur attention sur la tâche. L'augmentation de la réponse hémodynamique dans le cortex cingulaire antérieur suggère une augmentation de l'activité introspective. Une investigation des ef¬fets au niveau cérébral d'une exposition prolongée au cannabis, montre des changements persistants de la substance grise dans les régions associées à la mémoire et au traitement des émotions. Le niveau d'atrophie dans ces structures corrèle avec la consommation de cannabis au cours des trois mois précédant l'étude. Dans la deuxième étude, nous démontrons des altérations structurelles des décennies avant l'apparition du syndrome FXTAS chez des sujets jeunes, asymptomatiques, et porteurs de la prémutation du gène FMR1. Les modifications trouvées peuvent être liées à deux mécanismes différents. Les altérations dans le réseau moteur du cervelet et dans la fimbria de l'hippocampe, suggèrent un effet développemental de la prémutation. Elles incluent aussi une atrophie de la substance grise du lobule VI du cervelet et l'altération des propriétés tissulaires de la substance blanche des projections afférentes correspondantes aux pédoncules cérébelleux moyens. Les lésions diffuses de la substance blanche cérébrale peu¬vent être un marquer précoce du développement de la maladie, car elles sont liées à un phénomène dégénératif qui précède l'apparition des symptômes du FXTAS. - Multimodal brain imaging is becoming a leading tool for understanding different aspects of brain structure and function. Thanks to the advances in Magnetic Resonance imaging (MRI) acquisition schemes and data processing techniques, it is now possible to measure different parameters sensitive to different tissue characteristics. This allows for example to investigate anatomical substrates underlying cognitive processing, or to disentangle, at a pure structural level degeneration and developmental processes. This thesis highlights the importance of using a multimodal approach for investigating different aspects of brain dynamics by applying this approach to two clinical studies: functional and structural assessment of the acute effects of cannabis smoking in regular and occasional users, and grey and white matter assessment in young FMR1 premutation carriers at risk of developing FXTAS. We demonstrate that in occasional smokers cannabis smoking, even at low concentration of the main psychoactive component (THC) in the blood, strongly decrease subjects' performance on a visuo-motor tracking task, and globally alters the activity of the three brain networks involved in cognitive processing: the Salience, the Control Executive, and the Default Mode networks. Subjects are unable to capture saliences in the environment and to orient attention to the task; the increase in Hemodynamic Response in the Anterior Cingulate Cortex suggests an increase in self-oriented mental activity. A further investigation on long term exposure to cannabis, shows a persistent grey matter modification in brain regions associated with memory and affective processing. The degree of atrophy in these structures also correlates with the estimation of drug use in the three months prior the participation to the study. In the second study we demonstrate structural changes in young asymptomatic premutation carriers decades before the onset of FXTAS that might be related to two different mechanisms. Alteration of the cerebellar motor network and of the hippocampal fimbria/ fornix, may reflect a potential neurodevelopmental effect of the premutation. These include grey matter atrophy in lobule VI and modification of white matter tissue property in the corresponding afferent projections through the Middle Cerebellar Peduncles. Diffuse hemispheric white matter lesions that seem to appear closer to the onset of FXTAS and be related to a neurodegenerative phenomenon may mark the imminent onset of FXTAS.

Lesion detection and classification in breast cancer: evaluation of approaches based on morphological features, tracer kinetic modelling and semi-quantitative parameters in MR functional imaging (DCE-MRI)

The diagnosis, grading and classification of tumours has benefited considerably from the development of DCE-MRI which is now essential to the adequate clinical management of many tumour types due to its capability in detecting active angiogenesis. Several strategies have been proposed for DCE-MRI evaluation. Visual inspection of contrast agent concentration curves vs time is a very simple yet operator dependent procedure, therefore more objective approaches have been developed in order to facilitate comparison between studies. In so called model free approaches, descriptive or heuristic information extracted from time series raw data have been used for tissue classification. The main issue concerning these schemes is that they have not a direct interpretation in terms of physiological properties of the tissues. On the other hand, model based investigations typically involve compartmental tracer kinetic modelling and pixel-by-pixel estimation of kinetic parameters via non-linear regression applied on region of interests opportunely selected by the physician. This approach has the advantage to provide parameters directly related to the pathophysiological properties of the tissue such as vessel permeability, local regional blood flow, extraction fraction, concentration gradient between plasma and extravascular-extracellular space. Anyway, nonlinear modelling is computational demanding and the accuracy of the estimates can be affected by the signal-to-noise ratio and by the initial solutions. The principal aim of this thesis is investigate the use of semi-quantitative and quantitative parameters for segmentation and classification of breast lesion. The objectives can be subdivided as follow: describe the principal techniques to evaluate time intensity curve in DCE-MRI with focus on kinetic model proposed in literature; to evaluate the influence in parametrization choice for a classic bi-compartmental kinetic models; to evaluate the performance of a method for simultaneous tracer kinetic modelling and pixel classification; to evaluate performance of machine learning techniques training for segmentation and classification of breast lesion.

Preoperative MRI findings and functional outcome after selective dorsal rhizotomy in children with bilateral spasticity

PURPOSE: To identify MRI characteristics that may predict the functional effect of selective dorsal rhizotomy (SDR) in children with bilateral spastic paresis. METHODS: We performed SDR in a group of 36 patients. The gross motor functioning measure-66 (GMFM-66) was applied before and after SDR. Available cerebral MRIs were retrospectively classified into three diagnostic groups: periventricular leucomalacia (PVL; n = 10), hydrocephalus (n = 2), and normal (n = 6). In patients with PVL, we scored the severity of the MR abnormalities. We compared the changes in the GMFM-66 after SDR in the diagnostic groups. In patients with PVL, we correlated the severity of the MR abnormalities with the changes in the GMFM-66. RESULTS: The mean follow-up period was 5 years and 4 months (range, 1 year and 1 month to 9 years). The best improvement in gross motor function was observed in patients with normal MRI, and the slightest improvement was observed in patients with hydrocephalus. The severity of the PVL did correlate with the GMFM-66 score before SDR but not with the functional effect of SDR. CONCLUSION: We conclude that with respect to gross motor skills, the improvements after SDR are good in patients with no MRI abnormalities. In the patients with hydrocephalus, the improvements after SDR were insignificant. In patients with PVL, the improvements were intermediate and did not correlate with the degree of PVL.

Functional imaging of the parotid glands using blood oxygenation level dependent (BOLD)-MRI at 1.5T and 3T

PURPOSE: To evaluate the function of the parotid glands before and during gustatory stimulation, using an intrinsic susceptibility-weighted MRI method (blood oxygenation level dependent, BOLD-MRI) at 1.5T and 3T. MATERIALS AND METHODS: A total of 10 and 13 volunteers were investigated at 1.5T and 3T, respectively. Measurements were performed before and during gustatory stimulation using ascorbate. Circular regions of interest (ROIs) were delineated in the left and right parotid glands, and in the masseter muscle for comparison. The effects of stimulation were evaluated by calculating the difference between the relaxation rates, DeltaR(2)*. Baseline and stimulation were statistically compared (Student's t-tests), merging both parotid glands. RESULTS: The averaged DeltaR(2)* values prestimulation obtained in all parotid glands were stable (-0.61 to 0.38 x 10(-3) seconds(-1)). At 3T, these values were characterized by an initial drop (to -2.7 x 10(-3) seconds(-1)) followed by a progressive increase toward the baseline. No significant difference was observed between baseline and parotid gland stimulation at 1.5T, neither for the masseter muscle at both field strengths. A considerable interindividual variability (over 76%) was noticed at both magnetic fields. CONCLUSION: BOLD-MRI at 3T was able to detect DeltaR(2)* changes in the parotid glands during gustatory stimulation, consistent with an increase in oxygen consumption during saliva production.

MRI indices of functional recovery following intracerebral implantation of a human neural stem cell line in a pre-clinical model of ischaemic stroke

Stem cell therapy for ischaemic stroke is an emerging field in light of an increasing number of patients surviving with permanent disability. Several allogenic and autologous cells types are now in clinical trials with preliminary evidence of safety. Some clinical studies have reported functional improvements in some patients. After initial safety evaluation in a Phase 1 study, the conditionally immortalised human neural stem cell line CTX0E03 is currently in a Phase 2 clinical trial (PISCES-II). Previous pre-clinical studies conducted by ReNeuron Ltd, showed evidence of functional recovery in the Bilateral Asymmetry test up to 6 weeks following transplantation into rodent brain, 4 weeks after middle cerebral artery occlusion. Resting-state fMRI is increasingly used to investigate brain function in health and disease, and may also act as a predictor of recovery due to known network changes in the post-stroke recovery period. Resting-state methods have also been applied to non-human primates and rodents which have been found to have analogous resting-state networks to humans. The sensorimotor resting-state network of rodents is impaired following experimental focal ischaemia of the middle cerebral artery territory. However, the effects of stem cell implantation on brain functional networks has not previously been investigated. Prior studies assessed sensorimotor function following sub-cortical implantation of CTX0E03 cells in the rodent post-stroke brain but with no MRI assessments of functional improvements. This thesis presents research on the effect of sub-cortical implantation of CTX0E03 cells on the resting- state sensorimotor network and sensorimotor deficits in the rat following experimental stroke, using protocols based on previous work with this cell line. The work in this thesis identified functional tests of appropriate sensitivity for long-term dysfunction suitable for this laboratory, and investigated non-invasive monitoring of physiological variables required to optimize BOLD signal stability within a high-field MRI scanner. Following experimental stroke, rats demonstrated expected sensorimotor dysfunction and changes in the resting-state sensorimotor network. CTX0E03 cells did not improve post-stroke functional outcome (compared to previous studies) and with no changes in resting-state sensorimotor network activity. However, in control animals, we observed changes in functional networks due to the stereotaxic procedure. This illustrates the sensitivity of resting-state fMRI to stereotaxic procedures. We hypothesise that the damage caused by cell or vehicle implantation may have prevented functional and network recovery which has not been previously identified due to the application of different functional tests. The findings in this thesis represent one of few pre-clinical studies in resting-state fMRI network changes post-stroke and the only to date applying this technique to evaluate functional outcomes following a clinically applicable human neural stem cell treatment for ischaemic stroke. It was found that injury caused by stereotaxic injection should be taken into account when assessing the effectiveness of treatment.