Machine Learning-Assisted Super-Resolution Microscopy of Molecular Interactions in the Brain

Dans le cadre des Midis-Santé de l’IID et de l’IVADO, conférence de la professeure Flavie Lavoie-Cardinal, de la Faculté de médecine de l’Université Laval, concernant l’usage de l’apprentissage automatique pour l’analyse des interactions moléculaire dans le cerveau à partir de microscopie super-résolution. 

Date
  • 18 mars 2021
Heure

12h00 à 13h00

Localisation

En ligne

Coûts

Gratuit

À propos de la conférence

Studying the molecular mechanisms underlying synaptic transmission in the brain is challenging in part because synapses are tiny (less than a micron), exhibit a wide range of shapes and internal structures, undergo activity-dependent plasticity, and their molecular components are dynamic.

To better understand the mechanisms responsible of the onset of neurodegenerative disorders we must be able to observe the molecular dynamics and interactions of synaptic proteins at their scale: the nanoscale. We use quantitative super-resolution microscopy techniques to characterize molecular interactions inside neuronal cells with unprecedented spatiotemporal resolution.

These techniques come with several layers of complex­ity in their implementation. This has limited their adoption as well as their adaptability to multi-color, multi-modal, and long-term imaging in living neurons. Developing machine learning (ML) assisted frameworks for optical nanoscopy allows real-time optimization of multi-modal live-cell imaging at the nanoscale as well as for quantitative high throughput image analysis. We develop ML-assisted microscopy to characterize activity-dependent remodelling of neuronal proteins.

Our ML approaches not only automate image analysis but also enable multi-dimensional analysis of synaptic nanostructures and of the heterogeneity of the synapse population.

À propos de la conférencière

Professeure adjointe, Faculté de médecine, Université Laval
Titulaire, Chaire de recherche du Canada en nanoscopie intelligente de la plasticité cellulaire
Responsable de l’axe Santé et étude du vivant, IID

Flavie Lavoie-Cardinal a obtenu son baccalauréat, sa maitrise et son doctorat en chimie de l’Université de Siegen en Allemagne. Elle a ensuite été stagiaire postdoctoral (entre 2011 et 2014) en Biophysique dans le laboratoire du Prof. Stefan W. Hell (prix Nobel de Chimie en 2014) sur le développement de la microscopie de super-résolution. Elle a effectué un deuxième stage postdoctoral dans le laboratoire du Prof. Paul De Koninck en Biophotonique entre 2014 et 2017 sur l’application de la super-résolution aux neurosciences cellulaires et moléculaires. Elle a ensuite été chercheure indépendante au centre CERVO et Professeure associée au département de Physique, Génique Physique et Optique de l’Université Laval.

Mme Cardinal a mis sur pied un programme de recherche qui utilise et développe l’apprentissage automatique et l’apprentissage profond pour la microscopie. Ses projets portent d’une part sur l’amélioration des performances des techniques de microscopie et d’autre part sur le développement de techniques d’analyse quantitatives des images obtenues. 

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