Les objectifs scientifiques

Le projet LOOP vise à rassembler les compétences théoriques, technologiques et cliniques de l’Université de Lille en neurotechnologie, plus précisément celles impliquées dans les différentes étapes de conception, d’essai et de validation de dispositifs capables d’imiter et de restaurer la physiologie cérébrale, dans le but ultime de soulager les symptômes psychiatriques sévères. Le CDP se concentrera sur le domaine multidisciplinaire des systèmes en boucle fermée en neurosciences, que l’on peut définir comme des systèmes de contrôle automatisés régulés par rétroaction. Le projet mobilisera plusieurs partenaires lillois fortement impliqués dans l'alliance européenne NeurotechEU afin de tirer parti de toutes les expertises nécessaires en physique, matériaux, microélectronique et nanotechnologie, informatique et calcul neuromorphique, traitement du signal, neurosciences cognitives, recherche clinique, éthique et droit.

Descriptif de cette image ci-dessous

L'image représente les différents logo des partenaires du projet LOOP

  • Lille Neuroscience & Cognition
  • IEMN (Institut d’Electronique, Microélectronique et Nanotechnologie) 
  • CRIStAL (Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille)
  • SCALab (Sciences Cognitives et Sciences Affectives)
  • CRDP (Centre de Recherche Droits et Perspectives du droit)
  • CHU Lille
  • Université de Lille
  • UFR3S
  • INM (Institut de Neuromodulation)
  • IRCICA (Institut de Recherche sur les Composants logiciels et matériels pour l'Information et la Communication Avancée)
  • NeurotechEU: the European University of Brain and Technology

 

Ce programme s'appuiera sur des données probantes issues des domaines de la neuroprothèse et des interfaces cerveau-machine (ICM), où il a été démontré que les paradigmes en boucle fermée peuvent donner d'excellents résultats, par exemple dans le cadre de l'utilisation du neurofeedback en rééducation cognitive.

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1. Section de gauche : Electrocorticographie et Stimulation Électrique Ciblée

  • Éléments principaux :

    • Electrocorticographie (ECoG) : Des électrodes sont placées directement sur le cortex cérébral pour enregistrer l’activité électrique.
    • Lésion : Une zone du cerveau est marquée comme lésée, probablement pour indiquer une région affectée par un accident vasculaire cérébral (AVC) ou une blessure.
    • Stimulation électrique ciblée de la moelle épinière : Utilisation d’électrodes pour stimuler spécifiquement la moelle épinière.
    • Activation sélective des muscles : La stimulation électrique permet une activation ciblée des muscles des jambes, facilitant la marche.

  • Description :
    Cette section montre comment l’enregistrement de l’activité cérébrale via l’électrocorticographie peut être utilisé pour activer sélectivement les muscles des jambes, aidant ainsi à la réhabilitation de la marche chez des patients ayant des lésions cérébrales.

2. Section centrale : Stimulation Cérébrale Profonde (DBS)

  • Éléments principaux :

    • Électrode DBS : Une électrode de stimulation cérébrale profonde est implantée dans le cerveau.
    • Générateur d’impulsions : Un dispositif, généralement implanté dans la poitrine, génère des impulsions électriques envoyées à l’électrode DBS.

  • Description :
    Cette illustration montre le principe de la stimulation cérébrale profonde (DBS), utilisée pour traiter divers troubles neurologiques en envoyant des impulsions électriques à des zones spécifiques du cerveau.

3. Section de droite : Neurofeedback Sensoriel et Stimulation Transcrânienne

  • Éléments principaux :

    • Capteurs des doigts et main : Des capteurs sur une prothèse de main enregistrent les mouvements et envoient des informations sensorielles.
    • Électrodes TIME : Des électrodes transcrâniennes stimulent le cerveau pour fournir un feedback sensoriel.
    • Neurofeedback sensoriel : Le système utilise des signaux sensoriels pour fournir un retour au cerveau, améliorant ainsi la perception et le contrôle des mouvements.
    • Stimulation transcrânienne : Une électrode stimule le cerveau de manière non invasive.

  • Description :
    Cette section décrit un système de neurofeedback sensoriel où des capteurs sur une prothèse de main enregistrent les mouvements. Ces informations sont utilisées pour stimuler le cerveau via des électrodes transcrâniennes, permettant ainsi un retour sensoriel et améliorant le contrôle des prothèses.

Objectif général :
Ces technologies visent à améliorer la réhabilitation motrice et sensorielle chez les patients souffrant de lésions cérébrales ou de troubles neurologiques, en utilisant des interfaces avancées entre le cerveau et les machines.

Vers des thérapies innovantes en boucle fermée pour la schizophrénie

Afin d’illustrer le potentiel innovant des thérapies en boucle fermée dans le domaine des troubles psychiatriques, le projet mettra en œuvre une stratégie interdisciplinaire visant à développer une thérapie fondée sur les mécanismes pathologiques pour traiter les hallucinations résistantes aux médicaments chez les patients schizophrènes. Le projet s’articulera autour de trois axes de recherche principaux destinés à lever les obstacles actuels qui entravent le déploiement des thérapies en boucle fermée, ainsi que de deux volets horizontaux et transversaux : l’éthique et le droit d’une part, et la formation d’autre part.

  1. Le premier pilier de recherche vertical réunira des scientifiques qui travailleront sur le niveau algorithmique des systèmes en boucle fermée (traitement du signal en ligne, apprentissage automatique).
  2. Le deuxième pilier rassemblera des groupes de recherche autour de la conception d'une solution complète et non invasive pour traiter la question des hallucinations réfractaires, et étudiera comment les schémas d'interaction en boucle fermée peuvent être bénéfiques pour les patients psychiatriques gravement atteints.
  3. Le troisième pilier de recherche sera consacré à la conception des capteurs eux-mêmes et à la recherche translationnelle sur des modèles animaux, afin d'améliorer la qualité des enregistrements et d'ouvrir la voie à de futures solutions invasives miniaturisées.
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L’image illustre une approche innovante combinant l’imagerie médicale et la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) pour cibler des hallucinations.

De gauche à droite :

  1. Machine d’IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) :
    À gauche, une illustration d’un appareil d’IRM montre comment les images cérébrales sont acquises. Ces images permettent de détecter des zones spécifiques du cerveau.

  2. Détection en ligne des hallucinations :
    Une grille colorée (avec des carrés rouges et bleus) symbolise l’analyse des données cérébrales pour détecter les hallucinations en temps réel.

  3. Ciblage de la zone cérébrale :
    Une tête humaine stylisée montre une zone cérébrale ciblée (en rouge) où les hallucinations sont détectées.

  4. Neuroguided Magnetic Stimulation (TMS) :
    Une bobine de TMS est positionnée sur la tête pour stimuler la zone cérébrale ciblée. La TMS (Stimulation Magnétique Transcrânienne) est utilisée pour moduler l’activité de cette zone.

  5. Graphique des résultats :
    À droite, un graphique montre l’évolution de l’AHRS (Auditory Hallucination Rating Scale) Estimated Mean Change sur une période de 12 mois après la randomisation. Trois courbes sont représentées :

    • Grise (Baseline)
    • Bleue (Standard)
    • Orange (Neuro-Guided)
      Les résultats indiquent une réduction plus marquée des hallucinations avec la méthode neuro-guidée (orange) par rapport à la méthode standard (bleue).

Références :
L’image cite des études scientifiques, notamment [Jardri et al, 2017], [Yger, Fovet et al, 2022], et [Jardri et al, MedRxiv 2026], ainsi que des logos de financement de projets de recherche (France 2030, ANR).