Sujets de recherche proposés : 2019-2020

  • Titre : Fonctionnement comportemental et cognitif chez des patients épileptiques après une hémisphérotomie dans l’enfance
  • Encadrantes :

Monica BACIU (Pr Neurosciences cognitives) LPNC UGA

Marcela PERRONE-BERTOLOTTI (MCF en Psychologie Cognitive) LPNC UGA

Christine BULTEAU (NeuroPédiatre PhD) Fondation Rothschild Paris Université de Paris, MC2Lab, F-92100 Boulogne-Billancourt, France

Résumé du projet : Ce projet de recherche a pour objectif l’évaluation comportementale et des mécanismes cognitifs des différentes opérations langagières et des fonctions exécutives, dans une population de patients devenus adultes opérés dans l’enfance d’une hémisphérotomie (gauche ou droite) pour une encéphalite de Rasmussen

L’évaluation expérimentale de ces fonctions sera de nature comportementale (psychologie expérimentale) et cognitive (tests neuropsychologiques). Ces évaluations qui seront effectuées à plusieurs années après l’hémisphérectomie, nous permettront de mieux comprendre les mécanismes et les stratégies cognitives sous-jacents de la réorganisation neurocognitive de ces fonctions, après une intervention chirurgicale majeure qui laisse en place un seul hémisphère cérébral.

Ce projet sera réalisé en collaboration entre le Laboratoire de Psychologie et Neurocognition UMR CNRS 5105 (Monica Baciu, Marcela Perrone-Bertolotti) et le service de neurologie et neurochirurgie pédiatrique de la Fondation Rothschild de Paris (Dr Christine BULTEAU, Dr DORFMULLER)

Travail à réaliser par l’étudiant

· Acquisition des données comportementale et cognitives (à la Fondation Rothschild)

· Analyses des données acquises (au LPNC)

· Travail bibliographique (au LPNC)

· Rédaction du mémoire de stage (au LPNC)

Lieu de stage : Laboratoire de Psychologie et Neurocognition, LPNC UMR CNRS 5105 Grenoble

Contact :

monica.baciu@univ-grenoble-alpes.fr

marcela.perrone-bertolotti@univ-grenoble-alpes.fr Ti

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  • Sujet proposé par Nathan FAIVRE

Titre du projet : Bases neurales et comportementales des troubles métacognitifs dans la schizophrénie

Lieu : Laboratoire de Psychologie et Neurocognition, LPNC UMR CNRS 5105

Résumé: La métacognition est la capacité introspective d'évaluer ses propres états mentaux, et de former ainsi des jugements de confiance sur ce que l’on sait ou ce que l’on perçoit. Les troubles métacognitifs sont retrouvés dans de nombreuses maladies psychiatriques dont la schizophrénie, et ont un rôle supposé dans l’émergence des idées délirantes et du repli social. Notre projet vise à déterminer les fondements psychologiques et neuraux des déficits métacognitifs dans la schizophrénie. Le stage consistera à développer et tester de nouveaux paradigmes pour quantifier précisément les déficits métacognitifs. Nous associerons des mesures comportementales et des marqueurs électrophysiologiques, en lien avec les découvertes récentes des corrélats neuraux de la métacognition.

contact: nathan.faivre@univ-grenoble-alpes.fr

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  • Sujet proposé par Monica Baciu

Responsable : Monica BACIU (professeur en Neurosciences cognitives)

Co-responsable : Laurent TORLAY (Ingénieur, data scientist)

Titre du projet : Modulation comportementale et de connectivité fonctionnelle du réseau de production lexicale lors du vieillissement sain. Étude pluridisciplinaire combinant IRMf et la stimulation électrique corticale (tDCS)

Lieu : Laboratoire de Psychologie et Neurocognition, LPNC UMR CNRS 5105

Ce travail de recherche se propose de déterminer les changements des performances comportementales et la connectivité fonctionnelle du réseau cérébral de production lexicale (du mot) lors du vieillissement. La modulation se réalisera avec la stimulation corticale (tDCS). Notre question spécifique est d’évaluer l’effet sur les connexions d’accès aux représentations sémantiques, sur la base d’un modèle que nous avons défini précédemment (Hoyau et al., 2018). Une des hypothèses des études menées sur le vieillissement normal est la difficulté d’accès à ces représentations (processus fondamental pour les fonctions cognitives, telle que le langage et la mémoire) chez les personnes âgées saines. En utilisant la neuromodulation nous souhaitons explorer cette hypothèse et comprendre si la neuromodulation peut avoir un effet sur la communication entre les régions spécifiques cérébrales appartenant au réseau langagier ou de façon plus globale. Cette problématique sera évaluée en combinant l’IRMf (qui permettra de visualiser le réseau cérébral de la production lexicale avec une tâche spécifique de type dénomination) avec la tDCS qui modulera l’activité du réseau. Ce travail s’inscrit dans un projet plus large d’évaluation de la neuroplasticité du langage chez des participants vieillissants sains. Pour tous ces participants nous disposons des données multimodales (activité cérébrale, comportementales, cognitive et d’interaction sociale). Des corrélations entre ces données seront réalisées pour identifier des patterns spécifiques de vieillissement.

Travail à réaliser lors du stage M2R :

• Toutes les données expérimentales ont été acquises

• Analyser les données IRMf, comportementales, cognitives – avant et après neuromodulation

• Travail bibliographique

• Rédaction du mémoire de stage

Contact : monica.baciu@univ-grenoble-alpes.fr

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  • Sujet proposé par Monica Baciu

Responsables : Pr. Monica BACIU et Pr. Dominic PERENNOU

Co-responsables : Emilie Cousin (Ingénieur CNRS) et Sylvain Harquel (Ingénieur CNRS)

Titre du projet : Caractérisation spatiale et dynamique de l’activité cérébrale pour le langage et la posture (verticalité) lors du vieillissement normal. Etude par Magnétoencéphalographie (MEG)

Lieu :Laboratoire de Psychologie et Neurocognition, LPNC UMR CNRS 5105 et Clinatec CHU Grenoble, CEA

Résumé : Le vieillissement est un processus plurifactoriel et multidimensionnel et qui se manifeste au niveau cognitif, social, biologique et psychologique. De point de vue cognitif, bien que les personnes âgées saines deviennent plus lentes pour analyser l’information, elles restent tout aussi précises que les jeunes adultes pour réaliser différentes tâches cognitives. Ceci implique des processus de compensation, avec des nouvelles stratégies cognitives et une restructuration des réseaux cérébraux sous-jacents à ces processus. Ces phénomènes compensatoires sont connus sous le nom de réserve neurocognitive. Par ailleurs, certaines fonctions cognitives sont plus longtemps préservées que lors du vieillissement. Plus spécifiquement, les capacités qu’on appelle « fluides » qui font référence à des processus plus globaux (fonctions exécutives et de contrôle, attention, prise de décision, mémoire de travail, etc.) sont très sensibles au vieillissement. D’autre part, des processus plus spécifiques qu’on appelle « cristallisés » qui concernent des fonctions spécifiques telle que le langage, les compétences visuo-spatiales, le contrôle moteur, la posture, ou encore la mémoire, sont affectés de manière très variable entre les personnes âgées. Cette variabilité du vieillissement cognitif explique pourquoi il est plus approprié de parler des « vieillissements » qui impliquent des profils cognitifs multiples rencontrés chez les personnes âgées, plutôt que d’une seule forme de vieillissement. En effet, le vieillissement sain peut être défini cognitivement de deux façons, en tant que processus homogène ou plutôt hétérogène. Selon l’hypothèse homogène du vieillissement, les manifestations comportementales, cognitives et les substrats cérébraux seraient similaires entre personnes âgées, sans différenciation entre fonctions. A l’inverse, selon l’hypothèse hétérogène, des différences significatives devraient être mises en évidence entre individus et chez le même individu selon les différents processus cognitifs. Cette hétérogénéité s’explique par des facteurs multiples (génétiques, environnementaux, sociétaux, éducatifs, ou d’habitudes de vie). Si les tests neuropsychologiques ou les expérimentations comportementales nous permettent d’identifier les différences rencontrées parmi les personnes âgées en termes d’hétérogénéité cognitive, cette activité différentielle au niveau cérébral, est plus difficile à mettre en évidence. Les méthodes et les techniques de neuroimagerie fonctionnelle peuvent constituer une piste à cet effet, pour nous fournir à la fois une information spatiale (régions cérébrales impliquées) et temporelle (dynamique de l’activation cérébrale) lors de la réalisation des tâches cognitives ou lors de la période de repos. Ces deux conditions (tâche/activation et repos) nous permettent d’obtenir des informations très variées et complémentaires sur le fonctionnement cérébral telles que : réseaux d’aires cérébrales impliquées dans un processus cognitif donné, leur dynamique d’activation, ainsi que la connectivité fonctionnelle ou la manière dont ces régions communiquent les unes avec les autres. Dans ce cadre, la méthode de magnétoencéphalographie (MEG) est une technique de prédilection qui peut fournir tous ces types d’information sur l’activité cérébrale. Dans ce projet, nous souhaitons utiliser la MEG pour étudier les substrats cérébraux des deux fonctions cognitives, de langage (hémisphère gauche) et posturale/verticalité (hémisphère droit). En complément, nous souhaitons enregistrer l’activité cérébrale lors de l’état de repos, pour obtenir un indicateur supplémentaire de la connectivité fonctionnelle des régions impliquées dans ces deux réseaux, de langage et de posture/verticalité.

OBSERVATIONS :

• Deux (2) étudiants M2R seront recrutés sur ce projet de recherche, chacun travaillant sur une des dimensions du projet, Langage et Posture & Verticalité.

• Ce projet de recherche va démarrer en octobre 2019 à condition que l’agrément éthique (demande en cours d’évaluation) soit obtenu.

Travail à réaliser lors du stage M2R :

(a) Acquisitions expérimentale ; (b) Analyser des données et corrélations avec les paramètres comportementaux et cognitifs ; (c) Travail bibliographique ; d) Rédaction du mémoire de stage

Contact : monica.baciu@univ-grenoble-alpes.fr, dperennou@chu-grenoble.fr

Tél : 04 76 82 58 80

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Sujet proposé par : Martial Mermillod (martial.mermillod@univ-grenoble-alpes.fr )

Tuteur de recherche : Adeline Lacroix (adeline.lacroix@univ-grenoble-alpes.fr)

Titre : Etude du cerveau prédictif émotionnel chez des adultes au développement typique et chez des patients (autisme, bipolarité)

La vision est un processus rapide et automatique nous permettant d’agir efficacement sur ce qui nous entoure. Les personnes au développement typique percevraient dans un premier temps les caractéristiques grossières des images (basses fréquences spatiales) permettant un traitement global des scènes visuelles. Cette première analyse favoriserait une catégorisation rapide par la génération de prédictions au sein du cortex orbitofrontal. Ces prédictions guideraient ensuite la seconde analyse, plus lente, issue des informations fines et détaillées (hautes fréquences spatiales) permettant la reconnaissance de l’objet perçu par les aires temporales. Ce mécanisme a été mis en avant par le modèle de Bar (2006) et serait aussi impliqué lors de la reconnaissance d’expressions faciales émotionnelles (Barrett & Bar, 2009; Beffara et al., 2015). Ce mécanisme est donc de première importance afin de déchiffrer correctement les expressions faciales d’autrui et de pouvoir agir efficacement dessus. Cependant, les personnes ayant un développement atypique, notamment troubles du spectre de l’autisme, ou certains troubles psychiatriques comme les troubles bipolaires, montrent des anomalies lors de la reconnaissance d’expressions faciales émotionnelles pouvant être liées à des particularités du cerveau prédictif.

Le travail de recherche proposé comprendra la collaboration à la création du matériel expérimental ainsi que les tests et passations auprès de participants contrôles et de patients.

Afin de postuler, merci de nous faire parvenir un CV, relevé de notes de licence, ainsi qu’une lettre de motivation (1 page max).

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Sujet proposé par : Olivier David

Responsables : Olivier David

Co-encadrants : Brice Passera (doctorant), Alan Chauvin (MCU UGA), Sylvain Harquel (IR CNRS)


Titre du projet : Cartographie de l’excitabilité corticale à l’aide du couplage entre la stimulation magnétique transcrannienne (TMS) et l’électroencéphalographie (EEG) chez le patient Parkinson de novo

Cadre général :

La maladie de Parkinson (MD) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus fréquente. Malheureusement, il n'existe pas de cure pour (la maladie de Parkinson) ni de traitement médicamenteux neuroprotecteur, et près de 95 % des patients seront atteints de démence dans les 25 ans suivant le diagnostic. Les symptômes cliniques ainsi que l'évolution de la maladie sont très hétérogènes entre les patients. Différents sous-types de la maladie ont été décrits, reposant sur des troubles moteurs (par exemple, les types tremblements dominants ou encore bradykinetique-rigide) (Selikhova et al., 2009) et, plus récemment, sur des signes non-moteurs (sous types cognitif ou néocortical, autonome et limbique) (Marras et Chaudhuri, 2016). Certains phénotypes de la maladie de Parkinson, plus précisément les formes bradykinetique-rigide et néocorticale sont plus à risque de développer une évolution davantage sévère et progressive de la maladie. Cependant, bien que les troubles cognitifs soient très fréquents chez les patients âgés (Aarsland et al., 2007), chez les plus jeunes patients, il est difficile de prévoir leur risque de développer des troubles cognitifs précoces, et ce, malgré l'existence de biomarqueurs liés à un risque plus élevé de démence (Svenningsson et al., 2012). C'est pourquoi, classer les patients Parkinsoniens selon leur sous-type à un stade précoce de la maladie pour prédire son évolution est une stratégie pertinente pour personnaliser la prise en charge des patients ainsi que pour guider la recherche vers de nouvelles approches médicales, comme l'utilisation précoce de thérapies neuro-protectrices (Moro et al., 2016). Pour ce projet, nous supposons que, chez les patients du sous-type caractérisé par des troubles cognitifs, la déficience de l'excitabilité corticale observée dans les réseaux fronto-pariétaux (Gratwicke et al., 2015) serait un nouveau biomarqueur de la maladie détectable à un stade précoce de la pathologie. Ainsi au cours de ce stage, nous utiliserons des méthodes de cartographie de l’excitabilité corticale mises au point au sein de l’équipe, basées sur les concepts de cytoarchitectonie fonctionnelle (Harquel et al., 2016) chez le sujet sain et le patient Parkinson de novo. A partir de ces cartes nous explorerons la possibilité de signatures de la maladie de Parkinson dès le diagnostic. Le projet inclus le suivi des patients sur plusieurs années pour étudier l’évolution des cartes d’excitabilité.

Objectifs :

Comparer des cartes d’excitabilité corticale de patients Parkinson de novo à celles de sujets sains

Comparer les données EMG (Electromyographie) obtenues entre les patients et les sujets sains.

Comparer la réponse EEG à la TMS entre les différentes zones du cortex stimulées.

Identifier des zones corticales caractéristique de la maladie de Parkinson pouvant être utilisées comme potentiel biomarqueur de la pathologie.

Sujet de recherche :

Au cours du stage l’étudiant devra acquérir et analyser des données de neurophysiologie pour mesurer l’effet de la maladie de Parkinson sur l’excitabilité corticale.

Contact mail : brice.passera@univ-grenoble-alpes.fr

Lieu de stage : Grenoble Institut des Neurosciences, U1216 INSERM

Laboratoire de Psychologie et Neurocognition, UMR 5105, CNRS

Plateforme TMS, UMS IRMaGe, CHU Grenoble Alpes

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Influence de facteurs émotionnels et sociaux sur la réponse saccadique : enregistrement conjoint des mouvements oculaires et de l’activité électroencéphalographique

Stage encadré par :

Léa Entzmann, UGA, LPNC

Nathalie Guyader, MCF UGA, GIPSA-lab

Martial Mermillod, Pr, UGA, LPNC


Contexte théorique

Dans la vie de tous les jours, l’humain est sans cesse amené à explorer visuellement son environnent. Cette exploration est rythmée par une alternance de saccades et de fixations du regard sur différents points d’intérêt. La saccade oculaire est un mouvement rapide des yeux qui permet de passer d’une fixation à la suivante et ainsi de placer une région d’intérêt de la scène en vision centrale. Dans certaines études, cette saccade est utilisée comme réponse comportementale (Crouzet et al., 2010; Guyader et al., 2017 ; Kauffmann et al., 2019). La réponse saccadique tout comme la réponse manuelle motrice est une réponse comportementale (facilement accessible) qui offre l’avantage d’être plus rapide et permet ainsi d’étudier des mécanismes visuels plus précoces.

Ainsi, la réponse saccadique est utilisée dans des tâches dites de choix saccadique ; deux images de catégories différentes sont affichées simultanément à gauche et à droite du centre d’un écran et il est demandé aux participants d’orienter leur regard le plus rapidement possible en direction de l’image appartenant à la catégorie ‘cible’. De cette manière, il a été montré que lorsqu’un visage et un véhicule sont affichés simultanément, les participants sont plus rapides pour aller vers l’image contenant le visage que pour aller vers celle contenant le véhicule. Ces résultats sont entre autre en accord avec les études qui montrent que les visages attirent le regard (Coutrot et al., 2014; Marat et al., 2013). De façon à comprendre cet effet, la rapidité des saccades dirigées vers les visages peut être en partie expliquée par les caractéristiques perceptives associées aux visages et ne reflètent donc pas forcément un traitement sémantique des visages. Il a aussi été montré que les saccades dites « erreurs » (c’est-à-dire dirigées vers la mauvaise image) sont effectuées plus rapidement que les saccades correctes (dirigées vers la cible).

Ce stage s’intéresse particulièrement à l'impact d'attributs émotionnels et sociaux sur la réponse saccadique. Il a déjà été montré que, lorsque deux visages sont affichés simultanément, l’un expressif et l’autre avec une expression faciale neutre, les participants sont plus rapides lorsqu’il leur est demandé d’aller vers le visage expressif plutôt que vers le visage neutre (Bannerman et al., 2009). Cet effet est d’autant plus marqué lorsque le visage expressif présente une expression de joie (Calvo et al., 2011). Ces résultats sont congruents avec la littérature classique sur les mouvements oculaires, montrant une attirance préférentielle vers les stimuli à caractère émotionnel. Ce projet de stage a pour objectif d'évaluer l’impact d’une représentation sociale sur la réponse saccadique. Plus précisément, nous supposons que la réponse saccadique sera modulée selon si le visage cible fait partie du même groupe social que les participants, comme par exemple, le même groupe ethnique.

Objectifs

L’objectif de ce stage serait de reproduire la tâche de choix saccadique avec des visages émotionnels et/ou des visages appartenant à différents groupes sociaux avec un enregistrement conjoint de l’activité neurophysiologique (issue de l’électroencéphalographie, EEG) et des mouvements oculaires. L’ajout d’une modalité d’enregistrement telle que l’EEG permettrait d’avoir accès, non seulement aux caractéristiques physiques des saccades, mais aussi au décours temporel de leur activité électrique. La mise en place de l’analyse EEG se fera en collaboration avec Anne Guérin-Dugué. L’activité électrique liée au déclenchement d’une saccade oculaire est composée de plusieurs potentiels (appelés ici potentiels saccadiques), chacun liés à différentes phase de l’exécution de la saccade (Jagla et al., 2007). Les potentiels saccadiques tels que la réponse lambda et l’activité pré-saccadique seront analysés, avec un intérêt particulier pour la composante P2 de la réponse lambda. De plus, en complément des potentiels saccadiques, les potentiels d’erreur, associés à l’émission d’une saccade « erreur » pourront être analysés. Un potentiel d’erreur se caractérise par l’apparition d’une déflection négative (Error related Negativity, ERN), puis d’une déflection positive plus tardive (Error related Positivity, ERP ; Falkenstein et al., 2000).

Profil du candidat

Nous recherchons un.e candidat.e fortement intéressé.e par l’étude du système visuel avec si possible la volonté de continuer en doctorat. Des bases en programmation et analyse de données seraient un plus. Le/la candidat.e devra travailler, avec l'aide d'une doctorante en informatique/sciences cognitives, sur la base de programmes Matlab existants pour mettre en place l’expérimentation. Il/elle sera formé.e à l’oculometrie et à l’électroencéphalographie. Il/elle devra effectuer le recrutement, les passations, ainsi que l’analyse des données avec l’aide d’un ingénieur spécialisé (pour la partie EEG) ou des encadrants du stage (pour la partie oculométrie).

Dossier

CV, courte lettre de motivation (1/2 page), relevés de notes à partir de L2.

Deadline

4 octobre (inclus).

Références

1. Coutrot, A., & Guyader, N. (2014). How saliency, faces, and sound influence gaze in dynamic social scenes. Journal of Vision, 14(8):5, 1–17,

2. Crouzet, S. M., Kirchner, H. & Thorpe, S. J. Fast saccades toward faces: face detection in just 100 ms. J. Vis. 10, 16.1-17 (2010).

3. Guyader, N., Chauvin, A., Boucart, M., & Peyrin, C. (2017). Do low spatial frequencies explain the extremely fast saccades towards human faces ? Vision Research, 133, 100-111.

4. Kauffmann, L., Peyrin, C., Chauvin, A., Entzmann, L., Breuil, C., Guyader, N. (2019). Face stimuli influence the programming of eye movements. Scientific reports. 9:560

5. Marat, S., Rahman, A., Pellerin, D., Guyader, N., Houzet, D. (2013). Improving visual saliency by adding ‘face feature map’ and ‘center bias’, Cognitive Computation, 5(1), 63–75

6. Bannerman, R. L., Milders, M. and Sahraie, A.. Processing emotional stimuli: Comparison of saccadic and manual choice-reaction times. Cognition and Emotion, 23: 930–954 (2009).

7. Calvo, M.G., Nummenmaa, L., Time course of discrimination between emotional facial expressions: the role of visual saliency Vis. Res., 51 (15) (2011), pp. 1751-1759

8. Jagla, F., Jergelova, M., Rie, I. Saccadic Eye Movement Related Potentials56, 7 (2007).

9. Falkenstein M., Hoormann J., Christ S., Hohnsbein J. Erp components on reaction errors and their functional significance: a tutorial. Biol. Psychol. 51, 87–107 (2000).

Contact

lea.entzmann@univ-grenoble-alpes.fr