Domaines de recherche

Ma recherche s’étend sur plusieurs domaines en neurosciences et biométrie, avec un focus sur la compréhension de comment les signaux physiologiques reflètent les processus cognitifs et le comportement humain.

Directions de recherche actuelles

Marqueurs EEG et ECG des acouphènes (Laboratoire de recherche sur les acouphènes et l’hyperacousie)

Les acouphènes affectent approximativement 15% de la population, créant des sensations auditives fantômes qui peuvent sévèrement impacter la qualité de vie. Notre recherche étudie les mécanismes neuraux et physiologiques sous-jacents à la perception des acouphènes, avec un focus particulier sur les troubles du sommeil et le dysfonctionnement du système nerveux autonome chez les patients avec acouphènes chroniques.

Focus de recherche actuel :

• Interactions Sommeil-Acouphènes : Investigation de comment les acouphènes chroniques perturbent l’architecture du sommeil en utilisant la polysomnographie et l’examen des fuseaux de sommeil EEG, ondes lentes, et caractéristiques REM chez les patients avec acouphènes versus témoins

• Mécanismes d’inhibition résiduelle : Utilisation d’EEG haute densité pour comprendre les changements oscillatoires neuraux qui surviennent durant l’inhibition résiduelle - la suppression temporaire des acouphènes suivant l’exposition sonore

• Analyse de la variabilité du rythme cardiaque : Développement et comparaison de méthodes temps-fréquence avancées (STFT, Ondelettes, EMD) pour évaluer la fonction du système nerveux autonome chez les patients avec acouphènes durant les conditions de stress et de repos

• Biomarqueurs EEG : Identification de patterns oscillatoires neuraux spécifiques qui corrèlent avec la sévérité des acouphènes et la réponse au traitement

Approche méthodologique :

Notre travail combine les enregistrements EEG cliniques avec des techniques avancées de traitement de signal incluant l’analyse en composantes indépendantes (ACI) pour l’élimination d’artéfacts, la décomposition temps-fréquence pour l’analyse oscillatoire, et les approches d’apprentissage automatique pour la classification de patterns. Nous coordonnons les protocoles de collecte de données, gérons les ensembles de données EEG à grande échelle, et effectuons des analyses statistiques utilisant des modèles à effets mixtes pour tenir compte des différences individuelles dans la présentation des acouphènes.

Visualisation de l'algorithme de Transformée en Ondelettes Discrète Continue montrant la décomposition temps-fréquence des signaux neuraux

Traitement auditif (Laboratoire Cognition, Audition et Temps)

La capacité à détecter de brefs intervalles dans les sons continus est fondamentale pour la perception de la parole. Notre recherche examine les mécanismes neuraux sous-jacents à la détection d’intervalles en utilisant la négativité de discordance (MMN) - un potentiel évoqué qui reflète la détection automatique de changements acoustiques par le cerveau.

Questions de recherche :

• Comment le système de détection automatique de changement du cerveau répond-il à des intervalles temporels de plus en plus brefs dans le son ?
• Quels changements développementaux surviennent dans les capacités de détection d’intervalles à travers la durée de vie, de l’enfance jusqu’au vieillissement ?
• Comment les facteurs auditifs spatiaux (écouteurs vs haut-parleurs) influencent-ils les mécanismes de traitement temporel ?
• Quelles sont les localisations de sources et les patterns de connectivité sous-jacents aux réponses de négativité de discordance ?

Investigations actuelles :

• Études MMN de détection d’intervalles : Examen systématique des réponses neurales aux intervalles allant de 2-40 millisecondes en utilisant l’EEG, étendant le travail précédent pour comprendre comment les changements dans les paramètres de stimulation auditive affectent les réponses neurales et comportementales.

• Traitement auditif développemental : Comparaison des capacités de détection d’intervalles à travers cinq groupes d’âge (enfants, adolescents, jeunes adultes, adultes d’âge moyen, adultes âgés) pour cartographier les changements de durée de vie dans le traitement auditif temporel

• Traitement audio spatial : Investigation de si la méthode de livraison des stimuli auditifs (écouteurs vs haut-parleurs en champ libre) influence les mécanismes neuraux de détection d’intervalles temporels

• Analyse de sources EEG : Utilisation de techniques avancées de localisation de sources pour identifier les générateurs corticaux et sous-corticaux des réponses de négativité de discordance

Contributions techniques :

Je coordonne des protocoles complexes de collecte de données EEG multi-sessions, développe des pipelines de prétraitement standardisés pour les ensembles de données développementales, et implémente des méthodes avancées d’analyse temps-fréquence pour extraire les réponses neurales oscillatoires. Notre travail emploie des approches statistiques rigoureuses incluant les tests de permutation et les analyses basées sur les clusters pour gérer les comparaisons multiples inhérentes aux données EEG haute dimensionnalité.

Composants ERP standards montrant les réponses neurales aux stimuli auditifs

Analyse de biosignaux

Traitement de signaux EEG

La recherche moderne en neurosciences nécessite des approches sophistiquées de traitement de signal pour extraire des informations significatives des signaux complexes et bruités enregistrés du cerveau humain. Mon travail se concentre sur le développement et l’implémentation de pipelines robustes de prétraitement et d’analyse qui peuvent gérer les défis des données EEG cliniques et de recherche.

Analyse temps-fréquence :

• Décomposition multi-résolution : Application de la décomposition modale empirique (EMD), des transformées en ondelettes discrètes, et des transformées de Fourier à temps court pour analyser les oscillations neurales à travers multiples échelles temporelles et spectrales
• Analyse de fréquence instantanée : Utilisation des transformées de Hilbert et d’ondelettes complexes de Morlet pour suivre les changements moment par moment dans la puissance oscillatoire et la fréquence
• Couplage cross-fréquence : Investigation du couplage phase-amplitude et autres interactions cross-fréquence qui reflètent les mécanismes de communication neurale

Analyse de connectivité et de réseaux :

• Connectivité basée sur la phase : Calcul des valeurs de verrouillage de phase et indices de décalage de phase pour évaluer la connectivité fonctionnelle entre régions cérébrales
• Analyse au niveau des sources : Implémentation de techniques de beamforming et d’estimation de norme minimale pour projeter les mesures de connectivité au niveau des capteurs vers des régions cérébrales anatomiquement définies

ECG et surveillance physiologique

Les signaux cardiovasculaires fournissent une fenêtre sur la fonction du système nerveux autonome et le traitement émotionnel. Mon travail développe des approches sophistiquées pour extraire des marqueurs physiologiques qui complètent les données de neuroimagerie et fournissent des insights sur les interactions corps-esprit.

Analyse de la variabilité du rythme cardiaque :

• Méthodes du domaine temporel : Calcul de mesures standards incluant RMSSD, pNN50, et indices triangulaires pour évaluer l’activité du système nerveux parasympathique
• Analyse du domaine fréquentiel : Implémentation de techniques d’analyse spectrale avancées incluant la modélisation autorégressive, les méthodes multitaper, et les approches basées sur les ondelettes pour décomposer la VRC en composants sympathiques et parasympathiques

Intégration multi-modale :

• Analyse de rythme cardiaque à double mesure : Développement de méthodes pour reconstruire les données d’électrocardiographie (ECG) à partir de données de photopléthysmographie (PPG) enregistrées simultanément.

Expertise méthodologique

Conception expérimentale et coordination de recherche

• Conception de paradigmes complexes : Développement de protocoles expérimentaux multi-sessions qui équilibrent la puissance statistique avec le fardeau des participants, incorporant des schémas de contrebalancement et des procédures de randomisation pour une inférence causale robuste
• Coordination de recherche clinique : Gestion des protocoles IRB, procédures de consentement éclairé, et flux de collecte de données pour des populations sensibles incluant les patients avec acouphènes et les participants pédiatriques
• Recherche interculturelle : Adaptation de paradigmes expérimentaux pour des populations bilingues et assurance de sensibilité culturelle dans la conception de recherche

Traduction des connaissances et collaboration

• Intégration interdisciplinaire : Pontage entre neurosciences, audiologie, et ingénierie biomédicale pour développer des approches de recherche complètes qui adressent des questions cliniques complexes
• Mentorat et formation : Développement de protocoles de formation pour assistants de recherche et étudiants diplômés, assurant une qualité de données consistante à travers les membres d’équipe avec des niveaux d’expérience variés

Innovation en recherche et résolution de problèmes

• Coordination d’études multi-sites : Établissement de protocoles standardisés et procédures de contrôle qualité à travers multiples sites de recherche pour assurer la consistance et comparabilité des données

Recherche antérieure (travail d’études supérieures)

Attention visuelle et oscillations cérébrales

Investigation de comment les oscillations alpha (8-12 Hz) dans le cerveau coordonnent l’attention spatiale et temporelle. Mon travail a montré que ces rythmes neuraux jouent un rôle crucial dans le filtrage d’informations pertinentes tout en supprimant les distractions.

Méthodes clés :

• Électroencéphalographie (EEG)
• Analyse temps-fréquence
• Potentiels évoqués (PE)

Perception et traitement moral

Exploration de comment le cerveau traite rapidement l’information morale et distingue le contenu moral du non-moral. Cette recherche révèle la dynamique temporelle de la cognition morale utilisant l’électrophysiologie.

Résultats clés :

• Les mots moraux sont distingués des mots non-moraux en moins de 300ms
• Traitement frontal précoce suivi d’une différenciation postérieure gauche
• Implications pour la compréhension de la prise de décision morale