Institut de Neurosciences des Systèmes

Neurosciences théoriques

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

Dynamique des processus cognitifs

L’objectif principal est de découvrir la dynamique spatio-temporelle sous-jacente aux processus cognitifs. Ces dynamiques sont étudiées en utilisant différentes approches d’imagerie (sEEG, MEG, EEG, TMS, IRMf) combinées avec sophistiqué cognitif et psychophysique paradigmes. Les changements dans la connectivité du réseau à grande échelle lors de l’interaction avec différents types de contextes. Ces changements peuvent être lents (comme dans l’apprentissage) ou rapides (tels que prédire) et leur émergence peut être liée à différents types de dysfonctionnements comportementaux que nous étudions

l’épilepsie, les maladies dégénératives et la déficience auditive. Tout notre travail dans DCP peut être compris dans ce cadre et comprend des études comportementales et d’imagerie chez les sujets normaux et les patients atteints de dysfonctionnement cérébral y compris les enfants (dyslexie et déficience auditive), le développement de modèles cognitifs pour comprendre la parole traitement, comportement anticipatif et déclin de la mémoire, et applications à la rééducation de la parole, principalement via la musique, un entraînement rythmique concret.

PhysioNet

Les processus cognitifs dépendent de l’activité de réseaux distribués dans le cerveau. Notre objectif principal est de mieux comprendre les règles de base de la dynamique cérébrale dans des états comportementaux donnés en condition physiologique, et comment ces règles sont modifiées dans l’épilepsie. Nous utilisons une approche multiniveau. Le Virtual Mouse Brain nous permet de virtualiser des cerveaux de souris individuelles et d’étudier la dynamique du cerveau entier. Nous utilisons des enregistrements in vivo multisites et l’optogénétique pour évaluer comment des neurones spécifiques codent l’information pendant les tâches cognitives et comment ils contrôlent la dynamique des réseaux, chez les animaux témoins et épileptiques. À un niveau plus bas, nous étudions les relations entre le métabolisme énergétique et l’activité neuronale (dans l’épilepsie et la maladie d’Alzheimer).

Tous les projets ont une finalité clinique : nous essayons d’identifier les biomarqueurs prédictifs des crises ainsi que les biomarqueurs de la vulnérabilité à la dépression et des déficits cognitifs de l’épilepsie. Nous développons des approches curatives pour les crises et les comorbidités.

Enfin, une partie de notre activité est consacrée à la conception de nouveaux dispositifs d’enregistrement in vivo. Nous expérimentons des sondes organiques multimodales, pour enregistrer l’activité électro-moléculaire et délivrer des substances thérapeutiques pour divers troubles neurologiques, y compris l’épilepsie et la maladie de Parkinson.

Cartographie cérébrale

L’objectif de l’équipe Dynamap est de développer des stratégies de traitement du signal pour caractériser la dynamique spatio-temporelle des réseaux cérébraux, à la fois pour l’activité physiologique et celle pathologique.

Dans ce but, la première stratégie de l’équipe est de combiner la force de différentes modalités telles que EEG, MEG, IRMf, en mettant l’accent sur les enregistrements simultanés (EEG-MEG, EEG-IRMf) permettant d’enregistrer la même activité sous différents points de vue. La deuxième stratégie consiste à saisir l’opportunité des enregistrements intracérébraux effectués chez des patients épileptiques pour fournir une «vérité de terrain» à laquelle des méthodes non invasives peuvent être confrontées. En neurosciences fondamentales, une application de notre travail consiste à fournir des avancées méthodologiques aux utilisateurs de la plate-forme MEG. En clinique, nos outils visent à améliorer la délimitation de la zone épileptogène pour la planification préchirurgicale chez patients atteints d’épilepsie. Un effort particulier est fait pour la translation de notre travail vers les cliniciens et les chercheurs à travers le logiciel multi-plateforme Anywave, dont l’architecture vise spécifiquement à permettre une mise en œuvre rapide des algorithmes pour les utilisateurs finaux.