Le laboratoire TITAN a été créé en 2023 au sein de l’Hôpital Fondation Adolphe de Rothschild à Paris, dans le cadre du développement de la recherche en électrophysiologie corticale innovante à l’Université Paris Cité, au sein de l’Integrative Neuroscience & Cognition Center (UMR 8002 CNRS).
L’objectif du laboratoire est de permettre le décodage neuronal des représentations mentales et de prédire numériquement l’activité cérébrale afin de développer des interfaces cerveau-machine pour compenser les handicaps neurologiques, ainsi que de créer des modèles numériques du cerveau utiles à la médecine de précision.
Pour y parvenir, il est nécessaire à la fois de développer de nouvelles techniques d’enregistrement cortical et de nouvelles approches d’intelligence artificielle pour analyser ces enregistrements.
Le premier axe, centré sur les innovations technologiques dans l’enregistrement de l’activité cérébrale, aborde une question essentielle : quelle est l’échelle optimale d’enregistrement de l’activité cérébrale pour le décodage neuronal ?
Faut-il enregistrer des neurones individuels, de petits groupes locaux de neurones, ou des populations réparties à travers le cerveau ? Faut-il mesurer l’activité couche par couche au sein d’une colonne corticale, ou plutôt capter l’activité globale de nombreuses colonnes corticales ? Faut-il privilégier des enregistrements très précis mais invasifs, ou des méthodes non invasives plus larges mais moins précises ? Ces questions nous ont conduits à développer une plateforme qui, chez l’humain, donne accès à tous ces types d’enregistrements dans un même cadre :
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Le deuxième axe porte sur le développement de techniques innovantes d'intelligence artificielle pour l'analyse de ces données. L'un des thèmes majeurs est le décodage neuronal, c'est-à-dire la capacité à prédire ou à reconstruire une représentation mentale à partir uniquement d'enregistrements cérébraux. Ces travaux couvrent divers types de représentations mentales, notamment auditives-verbales, visuelles et motrices, et s'étendent à toutes les étapes du développement cérébral. Un autre thème, découlant directement du premier, consiste à inverser les entrées et les sorties du modèle et à l'adapter pour prédire l'activité cérébrale à partir uniquement d'un stimulus externe. L'objectif est de créer un modèle capable d'émuler l'activité cérébrale.
Les applications potentielles de ces recherches comprennent :
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