INS - INSERM U 1106

Institut de Neurosciences des Systèmes

Directeur : Viktor Jirsa

Faculté Médecine Timone
27 Bd Jean-Moulin
13005 Marseille
France

Présentation

L’Institut de Neurosciences des Systèmes (INS, UMR1106) est un institut de recherche multidisciplinaire de l’Inserm et de Aix-Marseille Université situé sur le Campus La Timone à Marseille.

Le coeur de l’INS est composé de membres statutaires académiques (AMU) et cliniques (APHM), mais aussi de chercheurs Inserm et CNRS. La recherche au sein de l’INS a été développée autour d’un concept commun, les dynamiques cérébrales, intégrant des approches expérimentales, théoriques et cliniques afin de comprendre les fonctions et les dysfonctions cérébrales.

Cartographie d'activité cérébrale sur le Cerveau Virtuel

Les équipes de recherche

Toutes les équipes de l’INS sont rattachées au master de neurosciences. Elles peuvent donc toutes accueillir des étudiants stagiaires du master et leur proposer un sujet de thèse pour le concours de l’école doctorale.

Neurosciences théoriques (Viktor Jirsa)

L’objectif du Groupe des Neurosciences Théoriques est de modéliser l’activité cérébrale, normale et pathologique, selon une approche « multi-échelles ». Cela revient à caractériser le cerveau selon une approche avec plusieurs niveaux de résolution et/ou à différentes échelles de temps. Nous essayons d’unifier différents points de vue en partant de la théorie des systèmes complexes en passant par la simulation numérique (pour observer le comportement global d’un système à partir du graph de ses composants élémentaires) jusqu’aux études comportementales.

Un des objectifs du groupe est d’étudier et de comprendre certaines pathologies neuronales, en particulier l’épilepsie, en tant que « maladies dynamiques », c’est-à-dire comme des dérèglements de la dynamique normale du système.

Membres

Viktor Jirsa, Demian Battaglia, Marcel Carrere, Emmanuel Dauce, Alessandro Torcini, Jean-Luc Blanc, Marmaduke Woodman, Dionysios Perdikis, Spase Petkoski, Rita Sleimen-Malkoun, Andreas Spiegler, Mathieu Golos, Hester Knol, Timothee Proix, Marisa Saggio, Francesca Melozzi. Total : 3 HDR.

Axes de recherche

  • Dynamique cérébrale spatio-temporelle à grande échelle
  • Modèles mathématiques et informatiques de réseaux cérébraux
  • Cerveau virtuel
  • Méthodes d’analyses de données d’activités cérébrales
  • Activité de l’état de repos
  • Émergence des fonctions cérébrales

Techniques

  • Analyse de données médicales
  • Simulations numériques

Mots-clés

    Réseaux cérébraux, système dynamique, cerveau virtuel, neurosciences computationnelles, épilepsie, activité de l’état de repos
Développement de méthodes et technologies innovantes - Neurosciences computationnelles - Pathologies du système nerveux

Dynamique des processus cognitifs (Daniele Schön)

L’équipe «Dynamique des processus cognitifs» est dédiée à l’étude des bases neurales de la mémoire, du langage, de la musique et des réseaux sensorimoteurs. Cette équipe est le produit d’une combinaison innovante de chercheurs et de cliniciens de l’U 751, l’INCM et APHM (neurophysiologie clinique, neurologie et neuropsychologie et départements de pédiatrie et de laryngologie).
Les objectifs de cette équipe sont d’étudier la dynamique des réseaux neuronaux de la mémoire visuelle et auditive et le comportement sensorimoteur, avec une attention particulière portée au traitement de la parole et de la musique.
Nous sommes particulièrement intéressés par les changements rapides de l’état du réseau induits par différents comportements sensorimoteurs et cognitifs, ainsi que la réadaptation/réorganisation à long terme dans un contexte pathologique. En outre, les techniques de stimulation magnétique transcrânienne électrique, par l’induction d’une perturbation courte et réversible de l’état du réseau, fournira des informations supplémentaires sur les propriétés neuroplastiques des structures appartenant à un réseau particulier. Enfin, l’étude de sujets dont le cerveau est endommagé devrait aider à comprendre les propriétés dynamiques des réseaux fonctionnels.

Membres 

Daniele Schön, Mireille Bonnard, Mathieu Ceccaldi, Patrick Chauvel, Olivier Félician, Catherine Liégois-Chauvel, Agnès Trébuchon, Jean-Michel Triglia, Mira Didic, Natalina Gour, Aileen McGonigal, Stéphane Roman, Eve Tramoni-Nègre, Patrick Marquis, Francesca Bonini, Bastien Intartaglia, Céline Hidalgo. Total : 5 HDR.

Axes de recherche

  • Dynamique spatio-temporelle de la mémoire chez les sujets sains et cérébro-lésés (maladies dégénératives)
  • Bases sensorimotrices du langage et de la musique (rythme): MEG, EEG, SEEG
  • Perception et rééducation de l’enfant malentendant
  • De l’intention à l’action: intégration cognitive dans les réseaux corticaux sensorimoteurs (TMS)

Techniques 

  • Tests psychophysiques
  • Imagerie et stimulation cérébrales – Homme (IRMf, TMS…)
  • Electroencéphalogramme (EEG)
  • Magnétoencéphalographie (MEG)

Mots-clés

    Musique, langage, mémoire, rythme, synchronization, plasticité, réseaux sensorimoteurs, épilepsie, surdité, maladie d’Alzheimer
Cognition et comportement humains - Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Pathologies du système nerveux - Systèmes moteurs - Systèmes sensoriels

Physiologie et physiopathologie des réseaux neuronaux (Christophe Bernard)

L’équipe PHYSIONET (Physiologie et physiopathologie des réseaux de neurones) s’intéresse aux règles qui gouvernent l’émergence des activités au sein des réseaux de neurones. Nous utilisons une approche globale, multi-niveaux : du gène/protéine au comportement. Notre recherche est par nature multidisciplinaire et transdisciplinaire. Nos recherches sont centrées sur des questions précises : l’organisation anatomo/moléculaire des réseaux de neurones (une étape obligée pour comprendre la fonction de ces réseaux), le couplage entre métabolisme et activité neuronale, et le traitement de l’information effectué par les neurones individuels et les réseaux qu’ils constituent, et les fonctions cognitives.
Toutes les composantes de l’équipe ont un intérêt commun : l’épilepsie. Nous utilisons l’étude de cette pathologie comme un moyen de mieux appréhender la physiologie. Par conséquent, la physiologie et la pathologie ne sont pas abordées de façon indépendante. Ce concept constitue le cœur de notre démarche scientifique. Pour cela, nous adoptons une approche multi-échelle. Nous essayons de comprendre le fonctionnement cérébral en reliant, au sein d’un même cadre conceptuel, différents niveaux de résolution, y compris la théorie des systèmes complexes et les simulations numériques.
Certaines questions requièrent le développement de nouvelles technologies d’enregistrement de signaux électrophysiologiques et moléculaires. L’équipe se concentre sur l’électronique organique.

Membres 

Christophe Bernard, Fabrice Bartolomei, Driss Boussaoud, Piotr Bregestovski, Monique Esclapez, Martine Gavaret, Jean Regis, Yuri Zilberter, Antoine Ghestem, Anton Ivanov, Svetlana Buldakova, Ana F. Vicente, Olena Gubkina, Attila Kaszas, Pascale Quilichini, Andrea Slezia, Huifang Wang, Adam Williamson, Stefania Zappettini, Wala Aboubakr, Mayada Aly Mahmoud, Francesca Melozzi, Maeva Ferraris, Marie Demolliens, Faical Isbane, Galyna Malieieva, Silvan Siep. Total : 7 HDR.

Axes de recherche 

  1. Dynamique  des cellules / réseaux et apprentissage dans des conditions physiologiques et pathologiques (chez les patients épileptiques, les singes et les rongeurs) ;
  2. Mécanismes conduisant à la construction d’un cerveau épileptique (chez les patients épileptiques, les singes et les rongeurs) ;
  3. Organisation anatomo-fonctionnelle des réseaux normaux et épileptiques (chez les patients épileptiques, les singes et les rongeurs) ;
  4. Couplage entre le métabolisme, l’homéostasie du chlorure et la fonction des cellules / des réseaux (chez les rongeurs)

Techniques 

  • Culture cellulaire
  • Immunomarquages, histologie, cytométrie en flux
  • Microscopie (à fluorescence, confocale, électronique…)
  • Imagerie calcique
  • Electrophysiologie (sur tranches ou cellules)
  • Electrophysiologie (in vivo, chez l’animal)
  • Chirurgie animale, stéréotaxie
  • Pharmacologie
  • Comportement animal

Mots-clés

    Épilepsie, cortex, réseaux, apprentissage, métabolisme, homéostasie, chlore, gène, comportement, oscillations, GABA
Cognition et comportement des animaux - Développement de méthodes et technologies innovantes - Excitabilité, transmission synaptique, fonctions des réseaux - Neurosciences computationnelles - Pathologies du système nerveux

Cartographie dynamique du cerveau (Christian-G. Benar)

L’objectif principal du groupe de Cartographie dynamique du cerveau (Dynamap) est de concevoir et d’optimiser les méthodes de traitement du signal pour des études fonctionnelles multimodales de l’activité cérébrale humaine (pathologique et physiologique).

Membres 

Christian-G. Benar, Bernard Giusiano, Jean-Michel Badier, Anne-Sophie Dubarry, Nicolas Roehri, Jonathan Wirsich. Total : 1 HDR.

Axes de recherche

  1. Fusion d’enregistrements à partir de techniques non invasives multimodales
  2. Confrontation des résultats non invasifs avec de l’électroencéphalographie stereotaxique (SEEG)

Techniques 

  • Electroencéphalographie
  • Magnétoencéphalographie

Mots-clés

    Electroencéphalographie, magnétoencéphalographie, cartographie cérébrale, traitement du signal
Cognition et comportement humains - Développement de méthodes et technologies innovantes - Pathologies du système nerveux
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