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Sylvain Harquel

Sylvain Harquel


Ingénieur, PhD
IR CNRS (BAP E, ingénieur en calcul scientifique)


Laboratoire de Psychologie et Neurocognition
CNRS UMR 5105
Université Pierre Mendès-France
Bâtiment Sciences de l’Homme et Mathématiques
CS40700 - 38058 Grenoble Cedex 9 France



Tél. : 04.76.82.58.91

sylvain.harquel@univ-grenoble-alpes.fr

Activités

Ingénieur de recherche CNRS en calcul scientifique, spécialisé en traitement du signal biomédical (électrophysiologie : MEEG, EMG, ECoG, iEEG ; techniques de stimulation corticale : TMS, TES, DCS), et mutualisé à 30% du temps de travail au sein de l’UMS CNRS 3552 IRMaGe en tant que responsable technique des plateformes EEG et TMS. Mon travail se partage entre la collaboration scientifique aux projets de recherche utilisant ces techniques, le développement méthodologique, la formation, et la maintenance et l’évolution des plateformes existantes. Mes missions sont les suivantes :

  • Aide à la mise en place des protocoles de recherche
  • Acquisition, analyse, interprétation et valorisation des données
  • Développement méthodologique
  • Formation à l’acquisition et à l’analyse des données
  • Responsable technique des plateformes EEG et TMS
  • Responsable de la Cellule de Neuroimagerie Fonctionnelle du LPNC

Développements méthodologiques en TMS et couplage TMS-EEG

Je participe au développement méthodologique des techniques de neurostimulation en pilotant des projets de recherche qui me sont propres. Ceux-ci se déroulent en collaboration avec des chercheurs de l’équipe Vision du LPNC, de l’équipe DAVID - Stimulation Cérébrale et Neuroscience des Systèmes du GIN et de la société Axilum Robotics (Strasbourg). L’objectif de cette activité reste le support à la recherche en neurosciences : les chercheurs et cliniciens du domaine doivent directement pouvoir profiter des méthodes développées.

Cartographie robotisée de stimulation corticale

Le premier axe de mes recherches concerne la mise au point de séquences de cartographie corticales en couplant la TMS robotisée et l’EEG. Ces cartographies automatisées permettent l’élaboration de nouvelles méthodes d’exploration fonctionnelle du cortex chez l’Homme, comme la cytoarchitectonie fonctionnelle (voir Harquel et al., 2016). Cette dernière ouvre de potentielles applications dans le diagnostic précoce de certaines pathologies neurologiques et psychiatriques, et dans l’évaluation de l’efficacité de nouvelles molécules ou traitements médicamenteux.

Ces cartographies sont actuellement à l’étude comme biomarqueurs potentiels i. de l’effet de la stimulation cérébrale profonde sur les patients parkinsoniens, et ii. de la maladie de Parkinson à un stade précoce. Ces recherches sont l’objet de la thèse de B. Passera que je co-encadre, financée dans le cadre de l’action Parkinson de NeuroCoG.

Automatized TMS set-up procedure

There is still a lack of efficient set-up procedure for TMS protocols, which prevents its full automation. For example, the set-up procedure for defining the stimulation intensity specific to each subject is classically done manually by experienced practitioners, by assessing the motor cortical excitability level over the motor hotspot (HS) of a targeted muscle. We developed a probabilistic Bayesian model (AutoHS) that automatically identifies the HS position. AutoHS appeared to be more reproducible, faster, and at least as reliable as classical manual procedures. By combining AutoHS with robotized TMS and automated motor threshold estimation methods, our approach constitutes the first fully automated set-up procedure for TMS protocols (see Harquel et al., 2017).

This project has led to an official partnership between CNRS and Axilum Robotics (Strasbourg, France) aiming at deploying AutoHS code within a profesionnal software solution combining robotized TMS, TMS stimulator, EMG recording and neuronavigation systems.

CortExTool

CortExTool is a signal processing toolbox dedicated to cortical excitability measurement by transcranial magnetic stimulation. It provides all the required functionalities to automatically process electromyographic signals recorded during cortical excitability experiments, such as motor evoked potentials (MEPs) and cortical silent periods. It also introduces a new MEP feature called Quality, which is linked to the motor units’ synchronization level. CortExTool is open-source, under GNU GPL v3 license. You can get the toolbox files, tutorial data and user documents via gitlab.

Please cite Harquel S., Beynel L., Guyader N., Marendaz C., David O., Chauvin A. CortExTool : a toolbox for processing motor cortical excitability measurements by transcranial magnetic stimulation. 2016. [hal-01390016] when using this toolbox. Paper available here. Ongoing developments of the toolbox include the handling of more input formats and the integration of statistical tests.

Publications

5 plus récentes, liste complète ici.

Bulteau, S., Beynel, L., Marendaz, C., Dall’Igna, G., Peré, M., Harquel, S., Chauvin, A., Guyader, N., Sauvaget, A., Vanelle, J.-M., Polosan, M., Bougerol, T., Brunelin, J., Szekely, D., 2019. Twice-daily neuronavigated intermittent theta burst stimulation for bipolar depression : A Randomized Sham-Controlled Pilot Study. Neurophysiologie Clinique. https://doi.org/10.1016/j.neucli.2019.10.002

Belardinelli, P., Biabani, M., Blumberger, D.M., Bortoletto, M., Casarotto, S., David, O., Desideri, D., Etkin, A., Ferrarelli, F., Fitzgerald, P.B., Fornito, A., Gordon, P.C., Gosseries, O., Harquel, S., Julkunen, P., Keller, C.J., Kimiskidis, V.K., Lioumis, P., Miniussi, C., Rosanova, M., Rossi, S., Sarasso, S., Wu, W., Zrenner, C., Daskalakis, Z.J., Rogasch, N.C., Massimini, M., Ziemann, U., Ilmoniemi, R.J., 2019. Reproducibility in TMS–EEG studies : a call for data sharing, standard procedures and effective experimental control. Brain Stimulation. https://doi.org/10.1016/j.brs.2019.01.010

Harquel, S., Diard, J., Raffin, E., Passera, B., Dall’Igna, G., Marendaz, C., David, O., Chauvin, A., 2017. Automatized set-up procedure for transcranial magnetic stimulation protocols. NeuroImage 153, 307–318. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.04.001

Mermillod, M., Grynberg, D., Pio-Lopez, L., Rychlowska, M., Beffara, B., Harquel, S., Vermeulen, N., Niedenthal, P.M., Dutheil, F., Droit-Volet, S., 2017. Evidence of Rapid Modulation by Social Information of Subjective, Physiological, and Neural Responses to Emotional Expressions. Front Behav Neurosci 11, 231. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2017.00231

Chapitre d’ouvrage

E. Poulet, F. Haesebaert, M. Bubrovszky, S. Bulteau. Stimulation magnétique transcrânienne répétée. Chapitre 3 : principes physiques et matériel. Presses universitaires François-Rabelais. 2019.

Communications

Orales (5 plus récentes) :

Couplage TMS-EEG : technique et applications. 11ème journée du Réseau d’ingénierie en sciences cognitives COGITER, Lyon, novembre 2018.

Toward smart and automated cortical stimulation mapping. NeuroCoG seminar series, Grenoble, octobre 2018.

Electroencephalographic responses to robotised and neuronavigated transcranial magnetic stimulation. Première journée "Technologies de la Santé Grenobloises", Grenoble, juin 2018.

Apports méthodologiques et fondamentaux de la TMS robotisée. Séminaire du LCNS, Fribourg (Suisse), juin 2018.

Automatisation des protocoles de stimulation magnétique transcrânienne : pour une stimulation adaptative. Congrès de Psychiatrie et de Neurologie de Langue Française, Toulouse, juin 2016.

Affichées (5 plus récentes) :

Passera, B., Harquel, S., Vercueil, L., David, O., Chauvin, A., 2019. Modulation of visual hallucinations induced by occipital cortex deafferentation using robotized transcranial magnetic stimulation : a case study. OHBM Meeting 2019, Rome.

Raffin, E.*, Harquel, S.*, Passera, B., Siebner, H., David, O., 2019. Different input-output properties throughout the cortex as revealed by TMS-EEG. Brain Stimulation 12, 511–512. https://doi.org/10.1016/j.brs.2018.12.678

Raffin, E., Harquel, S., Favre, P., Beynel, L., Siebner, H.R., David, O. & Polosan, M. P265 Linking dysfunctional premotor-to-motor connectivity to disease severity of obsessive–compulsive disorder – A robotic dual-site TMS study. Clinical Neurophysiology. mars 2017 ;128(3):e141.

Beynel, L., Chauvin, A., Guyader, N., Fredembach, B., Harquel, S., Marendaz, C., Polosan, M., 2016. Influence d’un traitement émotionnel implicite sur le contrôle inhibiteur dans le trouble bipolaire. Neurophysiologie Clinique/Clinical Neurophysiology 46, 96–97.

Harquel S., Chauvin A., Beynel L., Guyader N., Marendaz C., David O., Mapping human cortical excitability through coupling between robotized TMS and EEG, 1st International Brain Stimulation Conference, Brain stimulation volume 8, Issue 2, March–April 2015, Pp 418–419, Singapour

Prix

Thèse (TMS : de l’automatisation des protocoles à de nouvelles approches en neuroimagerie fonctionnelle, soutenue en mars 2017) sélectionnée par l’École doctorale Ingénierie pour la santé la Cognition et l’Environnement pour concourir au Prix de thèse de l’Université Grenoble-Alpes 2018, catégorie Innovation. Voir ici la vidéo de présentation de mes travaux.

Formation (hors activité CNF)

Formation STEP (Stimulation Transcrâniennes En Psychiatrie) de l’AFPBN - Couplage EEG-TMS (Module 4), Lyon 2013 - 2016.

Enseignement

TD de Traitement des données (statistiques), L2 de Psychologie, Université Grenoble-Alpes (162 h, 2014-2019)

CM "TMS, Neuropsychologie virtuelle et neurosciences cliniques", M2R de Neuropsychologie et Neurosciences cliniques, Université Grenoble-Alpes (8 h, 2016-2019)

Manifestations et animations scientifiques

Membre du comité de pilotage de la section grenobloise de la Semaine du Cerveau.

Organisateur et intervenant d’ateliers scientifico-ludiques pour enfants, dans le cadre de la Fête de la science et de la Semaine du Cerveau :

https://lpnc.univ-grenoble-alpes.fr/Fete-de-la-Science-Atelier

https://www.echosciences-grenoble.fr/articles/fete-de-la-science-etre-chercheur-et-vulgarisateur-c-est-possible

https://www.lecrieur.net/les-mysteres-du-cerveau-devoiles-aux-collegiens/

https://www.echosciences-grenoble.fr/communautes/atout-cerveau/evenements/pourquoi-notre-cerveau-nous-et-se-trompe