OFFRES DE STAGES
Sujet de recherche proposé par le Centre de Neuroscience Cognitive (Bron - 69). L'objectif de ce projet est de développer, chez le primate non-humain, une interface cerveau-machine qui permet la lecture en temps réel de variables cognitives et représentations mentales endogènes chez le primate non-humain. Puis l'étude de la portabilité des observations du contexte des BCIs invasives chez le singe aux BCIs non-invasives chez l’humain.
A l’interface entre neurosciences et informatique, le domaine des interfaces cerveau-machine (BCIs) a connu, lors de la dernière décennie, une expansion remarquable. Son objectif général est d’assister les fonctions cognitives humaines, de les augmenter ou encore de les réparer. Le projet présenté ici concerne un sous-champ des BCIs, à savoir celui des BCIs invasives et des prothèses neuronales. Jusqu’à présent, le but général de ce champ a consisté à utiliser les activités neurophysiologiques préservées afin de pallier à des dysfonctions spécifiques en contrôlant des systèmes palliatifs externes (curseurs, écrans d’ordinateur, bras robotiques ou fauteuils roulants), de façon à rendre aux patients atteints d’un handicap moteur central ou périphérique un certain niveau de mobilité et d’indépendance. Un des exemples les plus marquants de neuroprothèses palliatives consiste en l’utilisation de l’activité neuronale du cortex moteur d’un patient tétraplégique de façon à l’aider à agir sur un ordinateur afin de se déplacer et d’interagir avec son environnement (Donoghue et al., 2007; Hochberg et al., 2006). La démonstration que d’autres signaux que les signaux du cortex moteur (signaux pariétaux -Musallam et al., 2004, signaux du cortex dorso-latéral - Vansteensel et al., 2010) peuvent se substituer à ce cortex et être utilisés pour contrôler des BCIs, e.g., en cas de lésion accidentelle ou vasculaire du cortex moteur, représente une autre avancée importante de ce domaine.
Toutefois, alors que la majorité de l’effort de recherche se trouve dirigée vers l’utilisation de signaux moteurs pour contrôler des effecteurs externes, de nouvelles pistes sont également en train d’émerger. Par exemple, une étude récente a démontré que le fait de prendre en compte le retour sensoriel permet d’améliorer la performance d’une BCI motrice (Suminski et al., 2010). Dans une toute autre ligne, Messulam et al. (2004) démontrent que des signaux cognitifs en rapport avec la récompense attendue par le sujet, c’est-à-dire sa motivation, peuvent également être décodés de l’activité corticale pariétale. Le travail de Jerbi et al. (2009) montre également que des signaux tels que l’orientation de l’attention et le calcul mental peuvent être utilisés pour contrôler une BCI.
Ici, nous proposons de développer, chez le primate non-humain, une interface cerveau-machine qui permet la lecture en temps réel de variables cognitives et représentations mentales endogènes, en contraste avec 1) des variables sensorielles qui reflètent les entrées vers le système nerveux ou 2) les variables motrices qui reflètent les signaux sortants, i.e. le choix d’action du sujet sur son environnement. Ce projet prospectif sera réalisé chez le primate non-humain et une des questions centrales sera l’étude de la portabilité de nos observations du contexte des BCIs invasives chez le singe aux BCIs non-invasives chez l’humain. Notre travail portera plus spécifiquement sur les points suivants : 1) prédire de façon robuste le comportement explicite et les représentations implicites de l’animal sur la base du décodage des activités neuronales instantanées collectées de façon simultanée dans un site cortical spécifique, le champ oculomoteur frontal, 2) analyser la susceptibilité de ce décodage à des changements dans le contexte cognitif ou sensoriel du comportement en cours, 3) quantifier le
rapport coût bénéfice d’une réduction du nombre de capteurs et de l’éloignement de la source corticale de façon à évaluer la portabilité de nos observations du singe à l’homme et 4) décrire les bases neurales de l’amélioration de la performance perceptive par bio-feedback.
Nous pensons que ce projet peut amener à l’élaboration d’une nouvelle génération de BCIs intelligentes à haut potentiel civil, clinique et militaire.
Contact :
Suliann Ben Hamed, chargée de Recherche CNRS
Centre de Neuroscience Cognitive,
67 Boulevard Pinel,
69675 Bron cedex
Tel : 33 (0)4 37 91 12 40
Mel : sbenha [ chez ] isc.cnrs.fr
Toute l'équipe du Pôle Grenoble Cognition vous souhaite d'excellentes fêtes de fin d'année.
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