Titre : Problèmes inverses pour l’analyse de signaux cérébraux électrophysiologiques multi-échelles
Résumé :
Je présenterai les principales réalisations de recherche menées depuis mon recrutement au Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN), portant sur l’analyse de mesures électrophysiologiques du système cérébral humain à deux échelles distinctes : macroscopique (EEG/SEEG), capturant l’activité de larges populations neuronales, et microscopique, permettant la mesure de phénomènes biophysiques à l’échelle cellulaire. Mes développements méthodologiques en traitement du signal sont basés sur des approches statistiques et bayésiennes pour la résolution de problèmes inverses, de la séparation aveugle de sources jusqu’à l’inversion de modèles informés par la connaissance biophysique des phénomènes observés. Le premier domaine d’application concerne l’imagerie des sources cérébrales dans le contexte de mesures associées aux phénomènes épileptiques (pointes interictales) et de protocoles cognitifs pour l’analyse du système de reconnaissance des visages chez l’Homme. Un second domaine d’application est consacré à l’analyse et à la séparation des signaux enregistrés simultanément aux échelles microscopique et macroscopique dans le cadre de ces mêmes protocoles cognitifs. L’un des principes directeurs de ce travail a été la recherche de solutions parcimonieuses basées sur des modèles simplifiés, visant à expliquer les phénomènes observés avec un nombre limité de caractéristiques et de paramètres, facilitant ainsi leur interprétation et leur compréhension. La dernière partie de ce manuscrit décrit mon projet de recherche actuel, qui poursuit les travaux antérieurs sur l’analyse des signaux électrophysiologiques humains et explore de nouvelles directions de recherche axées sur la neuropsychiatrie de précision.
Abstract:
I will present the key research achievements conducted since my recruitment at the Centre de Recherche en Automatique de Nancy (CRAN). My work focuses on the analysis of electrophysiological measurements of the human brain system at two distinct scales: macroscopic (EEG/SEEG), capturing the activity of large neuronal populations, and microscopic, allowing for the measurement of biophysical phenomena at the cellular level. My methodological developments in signal processing are based on statistical and Bayesian approaches for solving inverse problems, ranging from blind source separation to the inversion of models informed by the biophysical knowledge of the observed phenomena. The first field of application concerns the imaging of brain sources in the context of measurements associated with epileptic phenomena (interictal spikes) and cognitive protocols for the analysis of the human face recognition system. A second field of application is devoted to the analysis and separation of signals recorded simultaneously at microscopic and macroscopic scales within these same cognitive protocols. One of the guiding principles of this work has been the pursuit of parsimonious solutions based on simplified models, aiming to explain observed phenomena with a limited number of features and parameters, thereby facilitating their interpretation and understanding. The final part of this manuscript describes my current research project, which continues previous work on the analysis of human electrophysiological signals and explores new research directions focused on precision neuropsychiatry.
Composition du jury :
Rapporteurs
Jérôme Idier, LS2N, Nantes Université
Régine Le Bouquin-Jeannès, LTSI, Université de Rennes 1
Christian Bénar, INS, Aix-Marseille Université
Examinateurs
Sophie Achard, LJK, Université Grenoble Alpes
Bruno Rossion, IMoPA, Université de Lorraine
Vincent Laprévote, STEP, Université de Strasbourg
Valérie Louis-Dorr, CRAN, Université de Lorraine
Radu Ranta, CRAN, Université de Lorraine
Lieu : salle Gallé, présidence de l’UL, site Brabois (2 av. de la Forêt de Haye, Vandœuvre-lès-Nancy)