Conscience, Neuro-imagerie, Apprentissage automatique, Intégration multimodale, Troubles de la conscience, Sommeil

L'étude de la conscience et de ses mécanismes est essentielle pour comprendre les aspects fondamentaux de la nature humaine, les considérations éthiques et pour obtenir un aperçu clinique de nombreuses manifestations pathologiques. Les troubles de la conscience font partie des conditions cliniques. Les patients souffrant de troubles de la conscience à la suite d'une lésion cérébrale présentent parfois une déconnexion entre le comportement observable et les processus conscients internes. Pour combler cette dissociation, des techniques de neuro-imagerie sont utilisées pour évaluer les fonctions cérébrales résiduelles, où chaque modalité capture différents aspects de la préservation du cerveau - fonctionnelle, anatomique, ou les deux. Cette thèse a pour but d'étudier de nouveaux marqueurs des catégories diagnostiques de cette pathologie, d'utiliser la neuro-imagerie intégrative pour comprendre les caractéristiques de la conscience perturbée et de comparer les marqueurs neuronaux existants de la conscience perturbée à ceux des modifications transitoires mais réversibles de la conscience et de la richesse du contenu dans l'état d'éveil normal. Dans la première étude, nous nous inspirons d'études sur l'IRMf qui montrent la capacité à différencier les catégories cliniques lorsque la dynamique est réduite en dimension. Nous adoptons une idée parallèle de réduction de la dimensionnalité dans l'EEG et montrons que certains marqueurs dynamiques de cet espace de basse dimension diffèrent d'une catégorie de patients à l'autre. Dans l'étude principale, en comparant différentes mesures de préservation des régions anatomiques et fonctionnelles du cerveau selon les modalités, nous distinguons les marqueurs de la perturbation actuelle de la conscience et les signatures de la récupération de la conscience. Nous adoptons une approche multicentrique et globale en intégrant les examens de neuro-imagerie par le biais d'un apprentissage automatique interprétable. Les examens inclus sont l'EEG à haute densité (état de repos et tâche de régularité auditive locale-globale à deux niveaux), l'IRM fonctionnelle anatomique et à l'état de repos (IRMa et IRM-RS), l'IRM de diffusion (IRMd) et la tomographie par émission de positrons (TEP). L'étude est multiforme et se concentre à la fois sur les aspects cliniques et sur la neuroscience fondamentale de la conscience. Dans la troisième étude, nous proposons un cadre simple pour unifier deux domaines de recherche qui ont été développés séparément - l'étude des niveaux de conscience (comme le sommeil par rapport à l'éveil et le spectre des troubles de la conscience) et des contenus de la conscience (comme les stimuli perçus par rapport aux stimuli non perçus). Finalement, nous examinons ces travaux et d'autres collaborations entreprises au cours de la thèse, ainsi que la littérature pertinente, en considérant la conscience et ses troubles comme un continuum hétérogène. En étudiant les marqueurs de neuro-imagerie communs et différents associés aux divers états et contenus de la conscience, nous pouvons déterminer quels marqueurs sont spécifiques à des états ou troubles particuliers et lesquels sont généraux. Cette compréhension peut éclairer la conception d'études et d'expériences futures visant à découvrir les mécanismes de la conscience.