Thèse

Résumé du projet : La préservation de la qualité de vie des personnes âgées, voire dépendantes, est un enjeu majeur de santé publique au regard du vieillissement de la population. En effet, le vieillissement physique est souvent associé à un vieillissement neurocognitif modifiant des fonctions comme la mémoire, l’attention, les fonctions exécutives, les fonctions motrices et les émotions. Ceci est d'autant plus invalidant dans le cadre d'une pathologie neurodégénérative telle qu'Alzheimer (désorientation temporo-spatiale, troubles spécifiques du langage, troubles psycho-comportementaux). La prise en charge de personnes en début de maladie implique d’intervenir sur les premières difficultés qui s’installent et de développer ainsi des stratégies de compensation avant la perte irrémédiable d'autonomie. Ceci est possible désormais en s’appuyant sur des approches multidisciplinaires combinant un ensemble large de domaines : psychologie, neurosciences, informatique et numérique.
Ce projet comporte une visée applicative notable où son issue devra permettre la mise sur le marché d’une tablette numérique intelligente « Lily » adaptée aux personnes souffrant de pathologies neurodégénératives. Celle-ci comportera des fonctions organisationnelles pertinentes dans le cadre des troubles mnésiques (par exemple : agenda, rappel), des fonctions de communication (par exemple : visioconférence, messagerie), ainsi que des fonctionnalités de stimulations cognitives afin de maintenir plus longtemps une certaine qualité de vie.
Dans le cadre de la stimulation cognitive, notre projet cherche à explorer les leviers motivationnels utilisés dans les jeux vidéo traditionnels pour les appliquer et les adapter à un public spécifique souffrant de troubles cognitifs, là où la perte de motivation, le désengagement et le manque d'adhérence thérapeutique n'est pas en faveur de l'efficacité des remédiations déjà existantes. En parallèle, nous cherchons à mettre en place des méthodes d'interactions humains-machines reposant sur des concepts de cognition incarnée pour ancrer en mémoire des informations majeures pour la préservation de la qualité de vie, autant que possible à domicile. Ceci passe notamment par l'implication des émotions et des actions comme facteurs positifs renforçant les processus de mémorisation. Notre objectif est de maintenir les traces sujettes à l'oubli, voire d'en construire de nouvelles.

Encadrants
- Directeur de thèse : Céline BORG - celine.borgchu-st-etienne.fr (celine[dot]borg[at]chu-st-etienne[dot]fr)
- Codirecteur : Pascal HOT - pascal.hotuniv-smb.fr (pascal[dot]hot[at]univ-smb[dot]fr)
- Co-encadrant : Dorothée FURNON -  d.furnonlink-ia.com (d[dot]furnon[at]link-ia[dot]com)

Mots-clés de la thèse : action, alzheimer, embodiment ,émotion, mémoire,

CNU de thèse : 16 - Psychologie et Ergonomie

Financement

Collaboration Industrielle établie:

Société : Linkia SAS
Correspondant : Dorothée Furnon d.furnonlink-ia.com (d[dot]furnon[at]link-ia[dot]com)

 

CONVENTION CIFRE

• En savoir plus sur BOUVAREL David

Résumé du projet de thèse: La dégénérescence maculaire est la première cause de malvoyance dans les pays occidentaux. Elle se manifeste par l’apparition progressive d’un scotome au niveau de la macula qui entraîne une perte de la vision centrale et handicape considérablement les patients dans leurs activités quotidiennes. Ce sujet de thèse s’inscrit dans un projet interdisciplinaire et multi-centrique (Toulouse/Grenoble) qui vise à mieux comprendre les phénomènes de réorganisation fonctionnelle consécutifs à l’apparition du scotome chez les patients. En combinant mesures ophtalmologiques, psychophysiques et neuronales (IRMf), le projet de thèse poursuit deux objectifs. Le premier objectif est de caractériser les réorganisations corticales qui surviennent spontanément chez des patients et de quelle manière elles modifient certaines de leurs habiletés visuo-cognitives, en comparaison d’un groupe contrôle appariés en âge et dont la vision centrale est masquée par un scotome artificiel. Le second objectif est de tester si ces réorganisations corticales peuvent être renforcées par des approches d'apprentissage perceptif, ouvrant ainsi la voie à de futures stratégies de rééducation.

Encadrants :
Directeur de thèse : Carole PEYRIN - carole.peyrinuniv-grenoble-alpes.fr (carole[dot]peyrin[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr)
Codirecteur : Benoit COTTEREAU -  benoit.cottereaucnrs.fr (benoit[dot]cottereau[at]cnrs[dot]fr)

Mots-clés de la thèse : Cognition visuelle, Catégorisation descènes, IRM, Psychophysique, Dégénérescence maculaire

CNU de thèse : 69 - Neurosciences

• En savoir plus sur FAURITE Cynthia

Résumé du projet de thèse: Les mouvements oculaires constituent un marqueur fiable de certains aspects des processus cérébraux. Par exemple, le temps nécessaire pour initier un mouvement oculaire vers un visage peut renseigner sur la vitesse de reconnaissance faciale tandis que la capacité de supprimer volontairement un mouvement oculaire réflexe vers un point flashé peut être utilisée pour évaluer l'intégrité des processus d'inhibition. L'investigation des mouvements oculaires, à l'aide de méthodes d'eye-tracking, apparaît comme un outil attractif pour évaluer facilement et de manière non invasive le fonctionnement cérébral normal.
Dans ce contexte, l'objectif du projet de thèse est (1) d'enregistrer les mouvements oculaires d'un large échantillon de participants en bonne santé de différentes tranches d'âge à l'aide de trois tâches visuelles oculomotrices, (2) d'extraire et d'analyser plusieurs paramètres de mouvement oculaire pour évaluer différentes fonctions cognitives. , visuels et moteurs afin d'identifier une signature multidimensionnelle du fonctionnement cérébral normal, et (3) mesurer l'impact du vieillissement normal sur cette signature.
Ce projet de thèse devrait avoir un impact significatif pour développer de nouveaux outils de diagnostic et/ou de dépistage de la santé mentale et cérébrale basés sur l'eye-tracking.

Encadrants :
- Directeur de thèse : Anne GUERIN-DUGUE  anne.gueringipsa-lab.grenoble-inp.fr (anne[dot]guerin[at]gipsa-lab[dot]grenoble-inp[dot]fr)
- Co-encadrant : Nathalie GUYADER - nathalie.guyadergipsa-lab.grenoble-inp.fr (nathalie[dot]guyader[at]gipsa-lab[dot]grenoble-inp[dot]fr)
- Co-encadrant : Louise KAUFFMANN - louise.kauffmanngmail.com (louise[dot]kauffmann[at]gmail[dot]com)

Mots-clés de la thèse : mouvements oculaires, traitement du signal, modélisation

CNU de thèse : 61 - Génie informatique, automatique et traitement du signal

• En savoir plus sur WANG Chuyao

La prolifération massive des méthodes de DL dans tous les domaines d’application fait prendre conscience des deux limitations de ces méthodes très puissantes pour le traitement statistique de données : la première est le coût (aussi bien énergétique que financier) exorbitant de l’apprentissage des réseaux de neurones, le second est la dépendance à l’accès à des quantités massives de données et surtout à leurs annotations.
Un moyen de contourner ces limites consiste à réaliser l’apprentissage du réseau au plus près des capteurs pour limiter les déplacements massifs de données et les couts d’infrastructure associés, ainsi qu’un apprentissage en continu pour répondre à la question des données qui ne seraient pas toutes disponibles initialement. La tendance du Edge computing tente aujourd’hui de rapprocher le calcul des capteurs en intégrant l’IA au sein de dispositifs électroniques faible consommation. Cette voie est aujourd’hui bien étudiée, notamment par des architectures neuromorphiques efficaces, mais ne concerne encore que la phase d’inférence.

Nous nous intéressons dans ce projet de thèse à la phase d’apprentissage en étudiant les capacités d’apprentissage en-ligne des reseaux de neurones artificiels. Bien que notre objectif final sois le développement de techniques bénéficiant des avantages de ces architecture neuromorphiques, la première phase de cette étude consistera à exploiter des réseaux de neurones formels (DL) afin notamment de créer un socle de comparaison tant au niveau de la précision de nos modèles, de son cout de calcul, de ces besoins en terme de données ainsi que sa consommation d'énergie. En collectant des données de différents capteurs (multimodales), ces systèmes intelligents peuvent déceler des évolutions dans les données et l’environnement qui les génère. Ces changements peuvent nécessiter un apprentissage incrémental du réseau de neurone sous-jacent pour soit ajuster son modèle à de nouvelles conditions, soit apprendre de nouvelles catégories selon le problème traité. Dans tous les cas ce ré-apprentissage doit alors se faire en un temps et un budget énergétique réduit.
Le problème de l’apprentissage en-ligne doit faire face à plusieurs obstacles encore aujourd’hui sans consensus dans la littérature : la détection de nouveauté, l’apprentissage sans ou avec peu de labels, l’oubli catastrophique face à un apprentissage continu de nouvelles données.
Le cerveau biologique gère pourtant naturellement les évolutions constantes de notre environnement depuis notre plus jeune âge jusqu’à l’âge adulte. Ses capacités de plasticité sont nombreuses et se révèlent à plusieurs niveaux de son organisation. Il exploite notamment les corrélations spatio-temporelles provenant des différentes modalités sensorielles qui lui servent à appréhender son environnement. Ses modalités fusionnent et se complètent tout en étant traitées et acheminées par des voies neurales différentes.
Nous souhaitons donc étudier dans ce projet comment la projection entre les modalités peut aider à améliorer la qualité d’un apprentissage tout au long de la vie, en surmontant le problème d’oubli catastrophique tout en réduisant le besoin d’annotation de données.

ED STIC STIC - Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication n° 84 spécialité Automatique traitement du signal et des images

Encadrement de la thèse :
BENOIT MIRAMOND benoit.miramonduniv-cotedazur.fr (benoit[dot]miramond[at]univ-cotedazur[dot]fr)
Marina REYBOZ marina.reybozcea.fr (marina[dot]reyboz[at]cea[dot]fr) (Codirection)
Martial MERMILLOD martial.mermilloduniv-grenoble-alpes.fr (martial[dot]mermillod[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr) (Codirection)

Mots-clés :
Apprentissage incrémental, Apprentissage multimodale, Architectures neuromorphiques, Intelligence Artificielle embarqué

• En savoir plus sur GRIENAY Jonathan

Les crises non épileptiques psychogènes (CNEP) représentent le trouble neurologique fonctionnel le plus fréquent. Leur physiopathologie reste actuellement indéterminée et il n’existe pas de thérapeutique spécifique, contribuant ainsi au mauvais pronostic et à d’importants coûts de santé. Des études comportementales et de neuroimagerie suggèrent des perturbations du traitement émotionnel chez les patients souffrant de CNEP, qui pourraient participer à la survenue des crises. Toutefois, ces données restent limitées avec des méthodologies variées. Différents patterns de perturbation du système nerveux autonome (SNA) ont également été décrits. Le SNA présente un intérêt particulier en raison de son implication dans les processus émotionnels. Une régulation émotionnelle efficace dépendrait d’un couplage fonctionnel entre les réponses végétatives et les processus cognitivo-émotionnels. Ainsi, la compréhension des relations entre des profils dysautonomiques et les troubles émotionnels chez les patients atteints de CNEP apparaît essentielle. Une approche originale pour déterminer si les CNEP sont liés à des anomalies du SNA consiste à évaluer si sa modulation artificielle peut améliorer à la fois la régulation émotionnelle et les CNEP. Le biofeedback (BFB), une approche non invasive assure une neuromodulation efficace du SNA. Cette technique s’est révélée être un outil thérapeutique potentiel dans l'épilepsie. Toutefois, elle n'a jamais été évaluée dans les CNEP chez l'adulte. Elle apparaît être un outil prometteur dans la compréhension des troubles émotionnels dans les CNEP et une thérapie fonctionnelle novatrice.
Ce projet vise à développer une approche médicale personnalisée et a pour objectifs (1) explorer les substrats neurobiologiques sous-jacents aux troubles émotionnels dans les CNEP, (2) rechercher des endophénotypes autonomes chez ces patients, (3) déterminer si le BFB est une approche thérapeutique bénéfique, et (4) développer un modèle computationnel des CNEP. Nous faisons l'hypothèse que certains patients avec CNEP ont un profil dysautonomique avec un défaut de couplage autonome et émotionnel pouvant être amélioré par le BFB.
Ce projet pluridisciplinaire s'inscrit dans le cadre d'une thèse en cotutelle initiant une nouvelle collaboration internationale entre deux équipes de Psychologie et Neurocognition et de Neurologie. Quatre phases séquentielles se déploieront sur la base protocole expérimental innovant. La première étude appréhendera les spécificités émotionnelles dans les CNEP. Sur la base d'un calcul de puissance G, 3 groupes comparatifs de 21 sujets chacun tels que CNEP, contrôles sains et épileptiques seront inclus. Tous les sujets effectueront une tâche émotionnelle d’induction (T1) et de réexposition (T2) combinées à des analyses multimodales comportementale (C), psychophysiologique (P) (variabilité du rythme cardiaque (HRV) et activité électrodermale) et de neuroimagerie (N). L’étude 2 examinera l'effet thérapeutique du HRV-BFB sur les CNEP. Les patients avec CNEP effectueront des protocoles consécutifs randomisés de HRV-BFB ou pseudo-HRV-BFB (groupe placebo) pendant 6 semaines, en étant leurs propres contrôles. Les effets du BFB sur le changement de la fréquence des crises et la qualité de vie seront calculés. Lors de la phase 3 après BFB, les patients effectueront une dernière réexposition émotionnelle (T3) avec répétition des mesures C, P et N. D’après les études 1 et 2, l'impact du BFB sur la réactivité émotionnelle et les patterns neurobiologiques sera investigué. Dans l’étude 4, un modèle mathématique dérivé des données expérimentales précédentes sera développé. Ce modèle codera l'influence du SNA sur la survenue de CNEP et testera la valeur prédictive des différents endophénotypes dans la réponse thérapeutique au BFB. Compte tenu du défi majeur que représente les CNEP, il apparaît essentiel de comprendre la physiopathologie sous-jacente et de la cibler pour développer une médecine intégrative personnalisée.

Encadrants :
Pascal HOT - PR USMB - pascal.hotuniv-smb.fr (pascal[dot]hot[at]univ-smb[dot]fr)
Dang Khoa Nguyen - d.nguyenumontreal.ca (d[dot]nguyen[at]umontreal[dot]ca)

Mot Clés : Crises non-épileptiques psychogènes, Régulation émotionnelle, Système nerveux autonome, Imagerie multimodale, Biofeedback, Neurosciences computationnelles

• En savoir plus sur CARLIER Jasmine

Au cours du vieillissement cognitif, un déficit en mémoire de travail s’installe. Ce constat d’une altération de la mémoire de travail, liée à l’âge, fait désormais l’objet d’un certain consensus scientifique. Néanmoins, les causes de ce déclin demeurent plus controversées. Récemment, plusieurs recherches ont mis en évidence que le modèle de partage temporel des ressources (TBRS) fournit un cadre prometteur pour mieux comprendre l’évolution du fonctionnement de la mémoire de travail lors du vieillissement cognitif. Particulièrement, les mécanismes de maintien des informations en mémoire de travail et leurs interactions semblent jouer un rôle essentiel. Ainsi, à travers une approche comportementale et computationnelle, ce projet de thèse visera à :
i)    Étudier la dynamique du mécanisme d’élaboration et son impact sur le maintien des informations en mémoire de travail.
ii)    Déterminer dans quelles mesures un déficit du mécanisme d’élaboration permet d’expliquer l’altération de la mémoire de travail que nous observons lors du vieillissement cognitif sain.
iii)    Considérer la manière dont le modèle TBRS et dont le déficit d’utilisation de stratégies élaboratives permettent de rendre compte des observations du vieillissement cognitif pathologique.

Encadrants :
Benoit LEMAIRE benoit.lemaireuniv-grenoble-alpes.fr (benoit[dot]lemaire[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr)
Sophie PORTRAT sophie.portratuniv-grenoble-alpes.fr (sophie[dot]portrat[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr) (Co-encadrant)

Mots clés : vieillissement cognitif, modélisation computationnelle, mémoire de travail, psychologie expérimentale

• En savoir plus sur LEPROULT Inès

Ce projet explore la récupération de l'histoire de vie (mémoire autobiographique). Il se concentre sur un processus cognitif clé : la métacognition, qui n'a jusqu'à présent jamais été mesurée dans la récupération de la mémoire autobiographique. Nous nous demandons si les gens peuvent juger avec précision de la véracité de ce qu'ils récupèrent de leur histoire de vie. Nous nous concentrons sur une tâche simple et élégante qui examine la capacité à se souvenir de l'ordre dans lequel deux événements se sont produits, en comparant les performances des personnes dans cette tâche avec celles qu'elles pensent avoir obtenues. Nous appliquerons cette méthode aux adultes plus âgés, dans le but d'accroître le bien-être de notre société vieillissante, et aux personnes souffrant de dépression, connues pour avoir des difficultés à retrouver des souvenirs de leur vie.

Encadrants :
Céline SOUCHAY celine.souchayuniv-grenoble-alpes.fr (celine[dot]souchay[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr)
Andrea TALES a.talesswansea.ac.uk (a[dot]tales[at]swansea[dot]ac[dot]uk) (Codirection)
Claire BARNES c.m.barnesswansea.ac.uk (c[dot]m[dot]barnes[at]swansea[dot]ac[dot]uk) (Co-encadrant)

Mots-Clés : Metacognition, Mémoire autobiographique, Dépression, Vieillissement

• En savoir plus sur CARRERAS Fabien

Les hallucinations auditives verbales caractérisent une grande partie des patients présentant une schizophrénie. Leur origine serait due à une défaillance du langage interne et plus particulièrement de son contrôle prédictif, conduisant à une perte d’agentivité. Le dysfonctionnement qui perturberait en effet l'activité du connectome du langage, impliquerait le gyrus frontal inférieur gauche. Globalement, ce projet de thèse vise, d’une part, à mieux décrire la dynamique neuronale des hallucinations auditives verbales et d’autre part, envisager un traitement par neurofeedback fondé sur la dynamique neuronale et sur des recherches préalables menées sur des participants ains. En effet, dans une première phase de ce travail de thèse et avant d'aborder les hallucinations, nous évaluons la dynamique neuronale et les corrélats cérébraux du langage et plus particulièrement du langage interne (endophasie) chez des adultes sains, avec des méthodes de neurophysiologie (sEEG et MEG).

Encadrante :
Monica BACIU Monica.Baciuuniv-grenoble-alpes.fr (Monica[dot]Baciu[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr), Directrice de thèse

Mots-clés : langage, parole intérieure, connectomique, langage, neurocognition, neurophysiologie, sEEG, MEG, hallucinations

• En savoir plus sur DONNELLY Taisha

L'intégration des données multimodales pour élucider les processus et les réseaux neuronaux qui sous-tendent la cognition et le comportement représente un défi majeur des neurosciences cognitives. Ceci s'associe à un changement actuel de paradigme avec des modèles neurocognitifs qui considèrent que les comportements humains sont rendus possibles par des interactions complexes entre les fonctions cognitives. La fusion (intégration) de données multimodales pourrait non seulement compenser les limites de chaque modalité, mais aussi de détecter des caractéristiques qui sont intrinsèquement multimodales.
Objectifs et programme de recherche. Ce travail de recherche se situe à l'interface entre du langage et la mémoire déclarative et adresse la question de leur union interactive dans une perspective multimodale et intégrative, avec les méthodes d'intelligence artificielle. Le projet aura deux dimensions, neurocognitive et neuro-computationnelle. Sur le plan neurocognitif, l'objectif est de valider et enrichir ce nouveau cadre théorique LuM (langage-union-mémoire) que nous avons développé récemment (Roger et al., 2022) et qui consiste à considérer que le langage et la mémoire sont deux fonctions inséparables et que leur évaluation doit se faire de manière conjointe et interactive, plutôt qu'isolément. Le projet aura également une dimension transcognitive pour tenter d'explorer ce cadre en condition normale et pathologique. Sur le plan neuro-computationnel, nous utiliserons plusieurs méthodes d'analyse (machine learning non-supervisé, théorie de réseaux et deep learning) pour la fusion multimodale et développerons l'apprentissage par transfert dans le cadre de l'IA deep learning. Les biomarqueurs multimodaux (neuropsychologie, neuroimagerie fonctionnelle et anatomique) ont été acquis dans nos travaux précédents.

Encadrants :
Monica BACIU Monica.Baciuuniv-grenoble-alpes.fr (Monica[dot]Baciu[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr)
Martial MERMILLOD martial.mermilloduniv-grenoble-alpes.fr (martial[dot]mermillod[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr) (Codirection)

Mots clés : Langage, Mémoire, Modélisation inter-cognitive, Neurosciences cognitives, Neurosciences computationnelles

• En savoir plus sur GUICHET Clément

Résumé du projet de thèse : Les troubles développementaux des sons de la parole (TDSP) regroupent un ensemble de troubles qui affectent l'intelligibilité de la parole chez les enfants. Le projet ANR EULALIES a pour but de mieux comprendre leur prévalence et leurs caractéristiques en France. Dans cette thèse, il s’agira d'investiguer plus précisément ces troubles chez les enfants et adolescents avec déficience intellectuelle légère à moyenne. L’objectif sera également d'étudier dans cette population le développement de la conscience phonologique, c'est-à-dire la capacité à détecter et manipuler consciemment les unités infra-lexicales (syllabes, phonèmes) de la parole. 

Encadrantes :
Anne VILAIN, MCF UGA, - GIPSA-Lab
Hélène LOEVENBRUCK, DR CNRS - LPNC

• En savoir plus sur BOILLEY Claire