Thèse soutenue

Emploi de l’électroencéphalographie mobile pour l’étude de la perception visuo-spatiale dans des paradigmes écologiques : application au vieillissement sain et à la restauration visuelle

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Auteur / Autrice : Alexandre Delaux
Direction : Denis SheynikhovichKlaus Gramann
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
Date : Soutenance le 25/10/2023
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la vision (Paris ; 2009-....)
Jury : Président / Présidente : Virginie Van Wassenhove
Examinateurs / Examinatrices : Marlene Behrmann
Rapporteurs / Rapporteuses : Barbara Händel, Radoslaw Cichy

Résumé

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En constatant l'influence de la nature tridimensionnelle et multisensorielle du monde sur le fonctionnement du cerveau, ce projet s'est axé sur l'étude de la cognition humaine par le biais d'expériences écologiques, en particulier la perception visuelle et la navigation. Les outils de neuro-imagerie actuels entravent la mobilité des participants et ne reflètent donc pas toute la complexité des activités du quotidien. Pour y remédier, ce projet a développé des méthodes d'acquisition et d'interprétation de l'activité cérébrale dans des conditions de mobilité. À cette fin, de récents progrès techniques ont été mobilisés pour garantir l’extraction robuste des signaux cérébraux issus d’enregistrements d'électro-encéphalographie (EEG) pendant le mouvement. Pour enrichir l'interprétation de la dynamique corticale en exploitant pleinement la résolution temporelle accrue de l'EEG, l'approche mobile brain/body imaging a été adoptée, préconisant le couplage des données EEG avec des mesures biométriques telles que les mouvements du corps et des yeux. L'objectif principal de cette thèse était de mieux comprendre les changements dans la cognition visuo-spatiale au cours du vieillissement sain. L’orientation dans l’espace, une aptitude essentielle au quotidien, repose sur l'intégration de multiples signaux sensoriels, parmi lesquels la vision est centrale. Une forte motivation à étudier ce sujet est que le vieillissement est associé à un déclin des capacités d’orientation, ce qui affecte l'autonomie et le bien-être des personnes âgées et peut mener à l'isolement et à des troubles neurodégénératifs. En étant plus proches des conditions écologiques de la navigation, les résultats obtenus remettent en question certains points de vue établis de la littérature. Ils apportent un nouvel éclairage sur la dynamique des mécanismes neuronaux sous-tendant les aptitudes visuo-spatiales, et en particulier dans les régions sélectives aux scènes. En rapportant un contrôle déficient de l'attention, évident au niveau cortical, associé à une tendance systématique à regarder vers le bas, ils illustrent les effets néfastes du vieillissement visuel sur la navigation. En outre, ce projet s'est intéressé au potentiel de l’EEG mobile pour évaluer des thérapies de restauration visuelle au cours de tâches visuo-spatiales pertinentes pour les activités quotidiennes. Étudier les marqueurs corticaux associés à la récupération visuelle favorise une analyse objective de leur efficacité. En particulier, l'analyse EEG a mis en évidence un rythme alpha occipital, typique du traitement normal de l’information visuelle, induit par une nouvelle thérapie optogénétique chez un patient atteint de rétinite pigmentaire. Ces résultats peuvent avoir des implications socio-économiques substantielles étant donné le vieillissement de la population mondiale et l'augmentation associée de la prévalence des troubles visuels. Les fruits de cette recherche pourront se traduire en recommandations en matière d'urbanisme pour favoriser l’orientation des personnes âgées dans des environnements complexes. Ils pourront également servir à développer des thérapies de restauration visuelle plus efficaces afin d’accroître leur impact dans la vie quotidienne des patients. En conclusion, ces travaux soulignent l'importance des expériences écologiques pour comprendre la cognition et la perception humaine. En s'appuyant sur l'EEG mobile et des paradigmes innovants, ils ont contribué aux domaines de la cognition visuo-spatiale, du vieillissement sain et de la restauration visuelle. Ces résultats peuvent avoir des répercussions sur l'amélioration de l'autonomie des personnes âgées et des patients malvoyants. Cette thèse a été réalisée au sein d'un écosystème collaboratif, bénéficiant des ressources et de l'expertise de l'Institut de la Vision de Paris. La coopération avec d'autres instances de recherche a largement contribué à enrichir son approche méthodologique et à élargir le champ de ses applications.