PERSEE

Analyse et Interprétation de Signaux Oculométriques et Cérébraux

 

Responsable scientifique : 
Emmanuelle KRISTENSEN

Responsable scientifique adjointe :
Nathalie GUYADER

Responsable technique : 
Laurent OTT

Responsable Logiciels : 
Anton ANDREEV

 

 

Ce plateau technique permet l'acquisition et l'analyse de signaux oculométriques et EEG. Ces données sont essentielles pour le développement de travaux à la fois méthodologiques et applicatifs spécifiques concernant la perception visuelle, la vison  et plus globalement, le cerveau.
L’accès à l’imagerie cérébrale par IRM et aux données de stimulation magnétique transcranienne (TMS) se fait par l’intermédiaire de la UMS IRMaGe au CHU de Grenoble.

Mots-clés : Signaux cérébraux, Oculométrie, Mouvements oculaires, Signaux électroencephalographiques, Acquisition cojointe EEG et oculométrique, Traitement Temps Réel, OpenVibe, Interface Cerveau-Machine, Neurofeedback, Perception visuelle, Vision stéréoscopique

 

Organisation thématique de la recherche

Les principaux axes de recherche sont :

Méthodologies d’analyse de signaux cérébraux

 Objectifs : Développer des méthodologies avancées et innovantes de traitements des signaux cérébraux.

 Perception visuelle et Vision

Objectif : Contribuer  à la compréhension des mécanismes sous-jacents à la vision humaine et proposer des modèles fonctionnels et cognitifs du système visuel depuis des traitements bas niveau à ceux haut niveau.

 

 Interfaces Cerveau-Machine, NeuroFeedback 

Objectifs : A partir de modalités séparées ou conjointes (par exemple EEG et oculométrie, ou EEG et IRM) les modèles développés sont appliqués dans les domaines des interfaces Cerveau-Machine et dans le NeuroFeedback.

Par exemple, un jeu basé sur une interface cerveau-machine a été développé : BrainInvaders

 

 

Description du plateau technique

Le plateau est constitué d'un ensemble de trois boxes.
 

Chaque box est protégé du bruit environnant et du bruit électromagnétique.  Pendant une expérience, le participant est isolé dans un de ces boxes, assis devant un écran d’ordinateur sur lequel il lit les consignes et visualise les stimuli : images, vidéos, textes. Pendant l'expérience, les mouvements oculaires et/ou les signaux cérébraux sont acquis à un taux d’échantillonnage élevé (le plus souvent 1000 Hz).

Ces signaux seront ensuite traités de deux manières différentes suivant les objectifs :

- offline : après leur stockage sur disque, les signaux numérisés seront ensuite analysées, en fonction de la problématique ( exploration de scènes, vision stéréoscopique, qualité d’images, etc.).

- online : les signaux numérisés sont utilisés en temps réel principalement dans les applications de type Interface Cerveau-Machine ou « Neurofeedback ».

 

Matériel

Acquisition des signaux oculomoteurs

  • Deux oculomètres fixes Eyelink de SR Research : Eyelink 1000 et Eyelink 1000+
  • Deux oculomètres portables (myGaze et EyeBrain)

Acquisition des signaux EEG 

  • Un système d'acquisition EEG g.tec avec électrodes humides et électrodes sèches
  • Un système de localisation 3D des électrodes EEG par Move Capture

Acquisition des signaux physiologiques

  • Un système Biopac MP150

    • Module RSP
    • Module EOG
    • Module GSR
    • Module SKT
    • Module ECG

     

     

 

Logiciels

La grande diversité des expériences mises en œuvre sur le plateau technique Persee, requiert de logiciels permettant l’acquisition et le traitement des données en temps réel.

  • GazeEegSynchro.  Les données acquises simultanément par différents dispositifs d’acquisition de données (Oculomètre & EEG ou EEG & EEG) sont synchronisées grâce à des triggers logiques externes. Ce logiciel est mis à disposition en accès libre : https://zenodo.org/records/5718043
  • OpenVibe. Dans des expérience de type Interface Cerveau-Machine ou « Neurofeedback » nous intervenons dans la plate-forme OpenVibe (http://openvibe.inria.fr) au niveau des drivers des dispositifs d’acquisition de données ainsi que pour développer des méthodes spécifiques de traitement dans le cadre des travaux réalisés par l’équipe ViBS. 

 

Publications 

  • Gelu Ionescu, Aline Frey, Nathalie Guyader, Emmanuelle Kristensen, Anton Andreev, et al.. Synchronization of acquisition devices in neuroimaging: An application using co-registration of eye movements and electroencephalography. Behavior Research Methods, 2021, 54 (October), pp.2545-2564. hal-03484802
  • Gaëlle Nicolas, Eric Castet, Adrien Rabier, Emmanuelle Kristensen, Michel Dojat, et al.. Neural correlates of intra-saccadic motion perception. Journal of Vision, 2021, 21 (11), pp.19. hal-03405299
  • Lea Entzmann, Louise Kauffmann, Juliette Lenouvel, Clémence Charles, Carole Peyrin, et al.. The Role of Emotional Content and Perceptual Saliency During the Programming of Saccades Toward Faces. Cognitive Science, 2021, 45 (10), pp.e13042. hal-03374978

 

Projets en cours

  • COGTRACK : Cognitive Signatures Tracked through Eye and Brain, Labellisation CNRS Prime (Projets de recherche interdisciplinaires multi-équipes)
  • ANR Aphantasia : Une mémoire de travail sans image mentale