Thèse soutenue

Interfaces cerveau-machine cognitives : de l'ingénierie des descripteurs à la validation neurophénoménologique

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Auteur / Autrice : Aldo Mora Sánchez
Direction : François-Benoît Vialatte
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Neuro-ingéniérie
Date : Soutenance le 19/11/2018
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Plasticité du cerveau (Paris ; 2014-....)
Jury : Président / Présidente : Patrick Gallinari
Examinateurs / Examinatrices : Fabien Lotte, Gérard Dreyfus
Rapporteurs / Rapporteuses : Maureen Clerc, Jordi Solé-Casals

Résumé

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Cette thèse vise à décrire la conception, la mise en œuvre et la validation des interfaces cerveau-machine cognitives (ICMc). Le chapitre 1 introduit les ICMc et la métastabilité cérébrale. Dans le chapitre 2, une fonction cognitive spécifique (la mémoire de travail) est sélectionnée pour construire une ICMc. Dans le chapitre 3, nous explorons l'utilisation des propriétés spatio-temporelles de la dynamique cérébrale pour construire des biomarqueurs pour les ICMc, et nous abordons des questions scientifiques concernant la métastabilité cérébrale induite par la cognition. L’ICMc décrite au chapitre 2 surveille la charge de la mémoire de travail (MT) en temps réel et de façon continue. Les applications peuvent aller de l’apprentissage à la sécurité dans des environnements industriels. À notre connaissance, il s'agit de la première recherche sur les ICMc dans laquelle différents éléments clés sont simultanément inclus: des tests en temps réel, une tâche croisée, un démêlage des facteurs de confusion moteurs et cognitifs, et une validation neurophénoménologique. Dans le chapitre 3, nous développons un cadre empirique pour étudier la structure spatio-temporelle des changements d'états cérébraux issus de la cognition, avec deux objectifs spécifiques. Premièrement, d’identifier et d’utiliser des patrons d’activité cérébrale induits par la cognition comme descripteurs dans les ICMc. Deuxièmement, d’investiguer comment le cerveau s'auto-organise pour permettre à différentes régions de s'engager et de se désengager dans le cadre de la cognition. Nous proposons et validons comme biomarqueurs un ensemble de variables affectées spatialement et temporellement par des états cognitifs.