Projet ANR-14-ASTR-0011 – BrainAPP : Cognition augmentée grâce à un dispositif d’interface cerveau-machine en boucle fermée
Programme : Liberté et sécurité de l’Europe, de ses citoyens et de ses résidents (ASTRID) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Suliann BEN HAMED (Centre de Neuroscience Cognitive)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 299936.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 40 mois
Résumé : A la jonction entre neurosciences et informatique, le domaine des interfaces cerveau-machine (BCIs) a connu, lors de la dernière décennie, une expansion remarquable. Son objectif général est d’assister les fonctions cognitives humaines, de les augmenter ou encore de les réparer.
Le projet présenté ici concerne un sous-champ des BCIs, à savoir celui des BCIs invasives et des prothèses neuronales. Jusqu’à présent, le but général de ce champ a consisté à rendre aux patients atteints d’un handicap moteur central ou périphérique un certain niveau de mobilité et d’indépendance, en utilisant les activités neurophysiologiques préservées afin de contrôler des systèmes externes (curseurs, écrans d’ordinateur, bras robotiques ou fauteuils roulants. Un des exemples les plus marquants de neuroprothèses palliatives consiste à utiliser l’activité neuronale du cortex moteur d’un patient tétraplégique de façon à l’aider à agir sur un ordinateur afin de se déplacer et d’interagir avec son environnement. Une avancée importante de ce domaine est la récente démonstration que d’autres signaux que les signaux du cortex moteur  peuvent être utilisés pour contrôler des BCIs, e.g., en cas de lésion accidentelle ou vasculaire du cortex moteur.. 
De façon assez contrastante, les BCIs reposant sur la lecture des processus cognitifs de plus haut niveau tels que l’attention, la perception, l’intention ou la prise de décision, en sont encore à leurs débuts. Une étude récente montre par exemple que des signaux cognitifs en rapport avec la récompense attendue par le sujet, c’est-à-dire sa motivation, peuvent être décodés de l’activité corticale pariétale. Une autre étude montre que des signaux tels que l’attention et le calcul mental peuvent être utilisés pour contrôler une BCI. Des études plus récentes encore, dont les nôtres, montrent qu’il est possible d’accéder aux processus attentionnels des sujets en temps réel et que nous pouvons décoder, à partir de l’activité corticale, simultanément la structure de l’environnement visuel et ce que les sujets en perçoivent. 
Ici, nous proposons d’aborder un aspect à peine effleuré des BCIs cognitives invasives à savoir les applications BCIs en boucle fermée destinées à augmenter la cognition ou à la restaurer. En d’autres termes, nous visons à entrainer des sujets à utiliser l’information cognitive contenue dans leurs signaux corticaux comme signal de retour (« biofeedback ») pour enrichir ce signal et en conséquence, augmenter leur performance cognitive. 
Ces expériences seront réalisées sur un modèle animal ainsi que sur des sujets épileptiques pharmaco-résistants, implantés à des fins cliniques avec des électrodes corticales. Nous aurons trois objectifs :
1-	Construire dans un modèle animal, une interface BCIs invasive en boucle fermée destinée à augmenter la performance cognitive. Le principe sera de fournir à l’animal un retour sur l’information cognitive contenue dans ses signaux corticaux de façon à l’amener, par renforcement positif, à améliorer ce contenu, et en conséquence à améliorer sa performance cognitive, c’est-à-dire son comportement.
2-	Construire dans un modèle animal, une interface BCIs invasive en boucle fermée destinée à restaurer la performance cognitive. Il s’agira ici d’induire dans un premier temps un déficit cognitif grâce à des lésions pharmacologiques réversibles et d’utiliser ensuite la procédure développée à l’étape 1 pour restaurer la performance cognitive.
3-	Construire une interface BCIs invasive en boucle fermée destinée à augmenter la performance cognitive, chez des sujets humains (patients épileptiques). Il s’agira donc d’une première étape de transfert de nos travaux du modèle animal vers les sujets humains. 
Nous pensons que cette recherche ouvrira la voie à une toute nouvelle génération de BCIs aux applications diverses dans le domaine civil, militaire ou encore clinique.