Ateliers thématiques 2022 "Acquisition multimodale et analyse des données"

PROGRAMME JEUDI 15 DECEMBRE 2022

8h30

Accueil

9h00

Pierre MAUREL, Maître de conférences Université de Rennes 1 et Responsable de l'équipe Empenn
Introduction et présentation d'Empenn

9h15

Eugenio VALENTE , Bionic France
Introduction à la journée

9h30

Eugenio VALENTE, Bionic France
La Personne et/ou le Personnage Cybernétique
Réflexion autour du concept de « Personne Cybernétique » et ses implications éthiques, juridique et
sociétales.
La multimodalité implique la mise en place d’interfaces (hardware-software) complexes pour l’étude des
sujets ou la mise en place de boucles. L’analyse des données, notamment en temps réel, fera de plus en
plus appel aux AI pour gérer le système d’interface explorateur-exploré. Le système d’interface pourrait à
l’avenir être vu comme une « Personne Cybernétique » ayant un profil juridique propre dérivé d’autres
domaines sociétaux. Discussion sur les potentielles implications sur le travail de recherche fondamentale
ou appliquée.

10h15

Pause-café

11h15

Stéphane PERREY, Professeur EuroMov Digital Health in Motion, Univ Montpellier, IMT Mines Ales
Contribution d’une approche multimodale en fNIRS - EEG dans l’étude de l’efficience motrice : applications en clinique et en sport
La présente communication a pour but de faire une synthèse des études récentes ayant utilisé un couplage
de méthodes d’imagerie cérébrale portables hémodynamique (fNIRS) et électrophysiologique (EEG) auprès
d’athlètes commotionnés, de sportifs dans leur environnement dédié à la performance ou encore dans un
contexte clinique pour mieux appréhender les corrélats neuronaux de la locomotion et de la récupération
fonctionnelle post traumatique (cas d’un accident vasculaire cérébral). L’utilisation combinée de ces
méthodes a permis de mettre en évidence des marqueurs neurophysiologiques et cérébraux du
fonctionnement cognitif et moteur et d’approcher un diagnostic étiologique. En définitive, l’approche
multimodale de ces deux méthodes de neuroimagerie portables est utile au développement d’une
compréhension globale des mécanismes patho/physiologiques qui interagissent en lien avec la
performance motrice.

12h00

Pause déjeuner

14h00

Frédéric DEHAIS, Professeur, Centre neuroergonomie ; DCAS ISAE-Supaero
Interface cerveau-machine et multimodalité
Les interfaces cerveau-machine (ICM) ont récemment bénéficié de progrès remarquables. En particulier,
l’avènement des dispositifs EEG et fNIRS portatifs et miniaturisés, ainsi que les récents progrès dans le
décodage des signaux neuronaux basés sur les techniques de ‘machine learning’ permettent désormais à
un utilisateur de contrôler une IHM par le simple biais de son cerveau. La plupart de ces travaux se focalise
sur l’utilisateur comme agent actif capable de contrôler son environnement par la seule force de sa pensée.
Ce type d’ICM dites « actives » permettent à un utilisateur d’interagir avec des objets physiques ou virtuels
sans utiliser leurs mains. Mais un autre cas d’usage, appelée ICM passive, consiste à renverser cette
approche et concevoir des ICM « passives » qui supervisent l’état neurocognitif (ex : fatigue, stress) pour
adapter de manière implicite l’interaction entre l’utilisateur et sa machine. Néanmoins, les BCI peinent à
sortir du laboratoire en raison d’un manque de fiabilité et d’un processus de calibration fastidieux pour les
utilisateurs. L’objectif de cette présentation est de montrer l’intérêt de combiner plusieurs capteurs
physiologiques pour améliorer la performance des ICM et leur usabilité. Nous discuterons aussi de
nouveaux paradigmes pour mettre en oeuvre des ICM dites duales qui sont à la fois actives (l’utilisateur
peut contrôler un artefact « par la pensée ») et passives (la machine s’adapte automatiquement à l’état
cognitif de l’utilisateur) et de leur implication dans de nombreuses applications cliniques ou de la vie de
tous les jours

14h45

Jean-Michel BADIER, Ingénieur de recherche, université Aix Marseille, INSERM, INS, Inst Neurosci Syst, Marseille
Apport des enregistrements intracérébraux pour une meilleure exploitation de l’électroencéphalographie (EEG) et la magnétoencéphalographie (MEG)
L’électrophysiologie est la seule modalité qui permet d’étudier le fonctionnement cérébral avec la
résolution temporelle adéquate. Cependant, si l’EEG et la MEG permettent une mesure non invasive,
déterminer l’origine des activités enregistrée passe par la résolution d’un problème inverse éventuellement
sujet à discussion. On se propose ici de montrer comment des mesures combinées comprenant des mesures
invasives enregistrées simultanément permettent de valider les résultats obtenus. On s’intéressera par
exemple aux activités générées dans les structures cérébrales profondes et comment ces mesures
combinées permettent de confirmer la qualité des mesures obtenues sur des capteurs MEG de nouvelle
génération

15H30

Pause-café

15h45

Cédric ALBINET, Professeur, INU Champollion - Sciences de la Cognition, Technologie, Ergonomie (SCOTE - EA 7420)
Hémodynamique du cortex frontal et contrôle exécutif chez l’adulte : évaluation de différentes
méthodes d’analyse et introduction à la multimodalité
Dans cette présentation, nous détaillerons les aspects méthodologiques d’acquisition, de traitement et
d’analyse de signaux fNIRS utilisant le système à ondes continues NIRScout de NIRx lors d’un protocole
évaluant la remise à jour de la mémoire de travail (tâche de N-back spatial). Avec une approche en
analyse par bloc, nous comparerons les résultats apportés par une méthode classique de moyennage
avec ceux de la méthode utilisant l’approche linéaire généralisée (GLM). Dans un second temps, nous
introduirons les aspects méthodologiques et les premiers résultats d’un protocole évaluant les capacités
d’inhibition avec enregistrement simultané de l’activité hémodynamique cérébrale (fNIRS) et cardiaque
(électrocardiogramme et impédance cardiogramme).

16H30

Anne CACLIN, Chercheure, Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon et co-directrice de l'équipe PAM - Perception,
Attention, Mémoire
Rôle des aires frontales dans la mémoire à court terme auditive : études en IRMf et fNIRS
La mémoire à court terme auditive est primordiale pour la cognition auditive, en particulier pour le
traitement de la parole et l’appréciation de la musique. Cette mémoire peut être atteinte dans des
pathologies neurologiques et neurodéveloppementales variées. Dans une première étude en IRMf (Albouy
et al., Human Brain Mapping, 2019), nous avons observé que le gyrus frontal inférieur était recruté lors
de l’encodage de mélodies en mémoire à court terme, alors que la maintenance de cette information
recrutait le cortex préfrontal dorsolatéral. Dans une étude ultérieure en fNIRS (Ginzburg et al., en
préparation), nous avons pu répliquer ces résultats, dans un environnement sonore calme. Ceci ouvre des
perspectives pour des études chez l’enfant et dans des populations de patients.

17H15

Fin de la journée de sessions

PROGRAMME VENDREDI 16 DECEMBRE 2022

8h30

Café d'accueil

8h45

Eugenio VALENTE , Bionic France
Introduction à la journée

9h00

Ambre GODET,  Doctorante, Institut NuMeCan, INRAE 1341, INSERM 1241, Université de Rennes Équipe/team EAT (Control of Eating Behaviours)
Intervention neurofeedback-fNIRS contre l’hyperphagie émotionnelle : caractérisation cérébrale et comportementale
Le cortex préfrontal dorsolatéral est une zone cérébrale particulièrement impliquée dans la régulation du
comportement alimentaire et des émotions, ce qui en fait une cible de choix pour une approche de
neurofeedback chez des personnes souffrant d’hyperphagie émotionnelle. Dans le cadre d’une étude clinique
à venir ciblant cette catégorie de population, la validation d’une approche de neurofeedback par
l’intermédiaire de la spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) et l’usage de short-channels
ciblant le cortex préfrontal dorsolatéral (DL-PFC) a été réalisée auprès de 30 volontaires « sains ». Son
application ultérieure se combinera à de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) en vue
d’une caractérisation des effets d’une étude interventionnelle avec sessions répétées de neurofeedback sur
les réponses cérébrales globales et la connectivité fonctionnelle

9h45

Claire CURY,  Chargée de recherche, Inria, Équipe Empenn
Pierre MAUREL, Maître de conférences Université de Rennes 1 et Responsable de l'équipe Empenn

Neurofeedback EEG-IRM bimodal : méthodes et applications
Nous présenterons la plateforme de Neurofeedback bimodal EEG-IRM développée à Neurinfo, les verrous
méthodologiques et les développements en cours pour améliorer la qualité du feedback. Nous présenterons
également deux applications cliniques pour la médecine physique et réadaptation et pour la psychiatrie
mises en place à Neurinfo. Enfin, nous illustrerons ces projets par quelques résultats préliminaires et
présenterons les perspectives en lien avec la NIRS.

10h30

Pause-café

10h45

Sébastien SCANNELLA, Chercheur, The Neuroergonomics lab ; DCAS ISAE-Supaero in Toulouse
Considérations expérimentales de l’acquisition et de l’analyse de données NIRS concomitante à
l’EEG et l’eye tracker.
Description et discussion des contraintes de l’acquisition multimodale et du traitement des données. Cas
pratique de l’utilisation de Lab Streaming Layer (LSL) lors d’un protocole incluant NIRS, EEG et oculométrie

11h30

Pierre KUHN, Professeur, Médecine et réanimation néonatale du CHU Strasbourg et Institut des Neurosciences cellulaires et intégratives (CNRS, Strasbourg)
Activation corticale du nouveau-né : Analyse multimodale des réponses hémodynamiques à des
stimulations sensorielles
Dans cette intervention nous présenterons des éléments d’études en fNIRS de la sensibilité auditive, visuelle
et olfactive des nouveau-nés grands prématurés et à terme.
Seront abordés en particulier les contraintes d’exploration dans cette population vulnérable, les problèmes
de rejets d’artefacts et d’interprétation des réponses hémodynamiques observées et l’apport potentiel
d’approches multimodales

12h15

Pause déjeuner