Les Ateliers Thématiques 2022 organisés par BIONIC France
en
collaboration avec l’équipe EMPENN, qui se sont tenus à Rennes, du 15 au 16
Décembre 2022, ont remporté un franc succès de l'avis des nombreux participants, nonobstant les nombreux aléas qui
ont ponctué la manifestation (grèves et perturbations des trains, alertes
Météo, annulation de vols commerciaux low cost...)
Le format de la manifestation étant hybride, environ 60 participants ont pu suivre l'évènement soit depuis l'amphithéâtre en présentiel soit en
distanciel.
La qualité des présentations a été hautement appréciée car de haute
valeur scientifique.
Le programme de la manifestation a permis aux participants de pouvoir apprecier les présentations suivantes :
Sébastien
SCANNELLA
Chercheur,
Centre neuroergonomie ; DCAS ISAE-Supaero
Bases
fondamentales de la NIRS et de l’intégration multimodale
Description du principe de l’imagerie
cérébrale en spectroscopie avec ses avantages et ses limites. Présentation de
l’architecture générique pour l’intégration multimodale
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.
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 œuvre 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
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).
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.
Nicolas
COQUERY
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
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
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
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
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.
Nolwenn
JEGOU
Ingénieure de recherche, Université de
Rennes 1, Empenn
Reproductibilité
d'une tâche motrice en NIRS et comparaison avec l'IRM sur des sujets sains.
Nous avons
étudié la capacité et la reproductibilité de la NIRS à détecter l'activité
cérébrale induite par une tâche motrice de la main droite. Des données
d'IRM fonctionnelle acquises simultanément ont été utilisées comme référence.
Pour les deux modalités NIRS et IRMf, les cartes d'activations ont été estimées
par une analyse statistique basée GLM. Les résultats NIRS montrent une
bonne reproductibilité intersessions mais une concordance partielle avec
l'IRMf. A l'occasion de ces travaux, nous avons testé deux outils open-source
pour le traitement de premier niveau des données NIRS : la "NIRS toolbox"
implémentée sous Matlab et le logiciel "MNE" développé en Python. Un
retour d'expérience sur l'utilisation de ces deux outils sera également
présenté.
