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Dimitri Van De Ville obtient en 1998 un master en informatique de l’Université de Gand, en Belgique, suivi en 2002 d’un doctorat. Il effectue entre 2002 et 2005 un séjour postdoctoral dans le groupe d’imagerie biomédicale de l’EPFL et, en 2005, prend la responsabilité de l’unité de traitement du signal de la Faculté de médecine de l’UNIGE et des HUG. Cette unité fait partie du Centre d’imagerie biomédicale (CIBM), une initiative commune aux institutions lémaniques dans le domaine de l’imagerie médicale. En 2009, il obtient une bourse professorale du FNS et rejoint conjointement, en tant que professeur assistant, le Département de radiologie et informatique médicale de la Faculté de médecine de l’UNIGE et l’Institut interfacultaire de bioingéniérie de l’EPFL. Il est nommé professeur associé dans ces deux institutions en septembre 2015.
Dans le cadre de ses recherches, il développe des outils innovants en neuroimagerie, que ce soit pour l’acquisition, l’analyse ou l’interprétation des données. En se basant sur des modèles de réseaux et des systèmes dynamiques, il vise ainsi à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau et à proposer de nouveaux marqueurs des conditions cognitives et cliniques.