Cophy

Équipe COPHY

Cognition, Calcul, Neurophysiologie Équipe de recherche hébergée au Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (CRNL) et affiliée à l'INSERM, au CNRS et à l'UCBL.

Nous sommes une équipe internationale de chercheurs, d'ingénieurs, de cliniciens et d'étudiants intéressés par l'étude des réseaux cérébraux, pour éclairer le traitement de l'information, sa modulation par l'attention, la prédiction et l'apprentissage, ainsi que le couplage complexe entre l'action et la perception.

Nos contributions vont des travaux théoriques aux développements méthodologiques, aux applications cliniques et à la valorisation. La perception est un processus dynamique, subjectif et actif qui dépend de l'attention, de l'apprentissage, des prédictions et de nos interactions avec l'environnement. Nous étudions la perception active d'un point de vue neurophysiologique, comportemental, computationnel et pharmacologique. Nos recherches combinent (1) des observations in vivo inter-espèces de la dynamique électrique cérébrale et des neurotransmetteurs en conditions saines et pathologiques ; (2) des modèles in silico, incluant des modèles bayésiens, des modèles de masse neuronale et des réseaux de neurones à impulsions ; (3) des mesures de réseaux neuronaux in vitro. Notre objectif est d'innover dans les neurotechnologies au sens large, tant pour la recherche que pour les applications cliniques, notamment dans les troubles neurodéveloppementaux.

Notre recherche

COPHY aborde la perception active sous ses deux aspects : l’aspect mental directement lié au comportement et l’aspect neurophysiologique. Non seulement nous nous appuierons sur les théories de pointe des fonctions cérébrales et y contribuerons, mais notre originalité est de lier la perception en tant qu’inférence bayésienne (active) et la perception en tant qu’ajustement flexible des oscillations neuronales imbriquées. Nous nous appuyons sur cette approche originale pour identifier et valider de nouveaux marqueurs dynamiques de la prédiction, de l’attention et de l’apprentissage typiques et pathologiques que nous exploitons dans des interfaces cerveau-ordinateur cliniques innovantes.

Apprenez-en plus sur cet axe de recherche

La perception active est de nature probabiliste et repose sur un modèle interne du monde qui fait des prédictions et les met à jour par l'apprentissage par l'expérience/l'observation. Dans cet axe, nous visons à développer de tels modèles et à les confronter aux réponses comportementales, d'une part, et à identifier plus avant la mise en œuvre neuronale de tels calculs, d'autre part.

Apprenez-en plus sur cet axe de recherche

Approches in-vivo développées au Cophy pour tester nos propres idées sur le rôle computationnel (par exemple, mise en place d'une communication flexible et spécifique entre deux groupes de neurones comme illustré sur le cerveau central) et sur le profil laminaire des rythmes cérébraux utilisant la neuroimagerie haute résolution (niveau macroscopique). Nous utilisons également des approches in-silico pour approfondir ces questions et les relier au comportement à l'aide de réseaux de neurones au niveau mésoscopique (c'est-à-dire basés sur des modèles de masse neuronale qui émulent l'activité sommée sur les couches) et à un niveau plus microscopique (réseaux de neurones à impulsions dans lesquels on peut à la fois enregistrer l'activité de neurones individuels et de populations de neurones). Ces réseaux peuvent être entraînés à effectuer des tâches d'attention et de prédiction similaires aux agents humains.

Apprenez-en plus sur cet axe de recherche

Cophy vise également à valider des modèles de fonctionnement et de communication du cerveau à l'aide de systèmes in vitro innovants tels que des assemblages cellulaires et des réseaux de population en 2D et 3D, ainsi qu'à l'instanciation de biomarqueurs identifiés et de modèles développés à partir des axes 1 et 2, dans des interfaces cerveau-ordinateur non invasives et des tâches cognitives pour des applications cliniques.

Apprenez-en plus sur cet axe de recherche

COPHY ambitionne de faire la lumière sur les processus de calcul complexes et les mécanismes physiologiques qui régissent la dynamique multi-échelle de la perception active dans le cerveau. Notre engagement s'étend à l'exploration de ces phénomènes dans les domaines visuel, auditif et sensorimoteur. Plus précisément, nous étudierons comment l'attention, la prédiction, l'apprentissage et les interactions avec l'environnement façonnent notre perception et le comportement qui en découle.

L'objectif de l'équipe est de créer des liens entre les principes computationnels et leurs implémentations neuronales, et d'établir le chemin le plus direct entre la recherche fondamentale et les innovations en médecine et en neurotechnologie. Dans nos travaux, nous avons l'intention de couvrir et de relier les différentes échelles spatiales et temporelles de la dynamique des réseaux neuronaux et des processus cognitifs. Par conséquent, nous combinerons des modèles empiriques (des assemblages cellulaires in vitro aux modèles animaux et aux sujets humains) et plusieurs techniques pour observer la dynamique cérébrale in vivo.

Notre emplacement au sein du Neurocampus de Lyon est idéal pour poursuivre ces objectifs, nous donnant un accès privilégié à toutes les plateformes et installations expérimentales dont nous avons besoin, ainsi qu'aux populations de patients que nous ciblons.