L'ingénieur en neurones Qi Wang récompensé par le prix NSF CAREER

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maart 10, 2019 0 Door admin

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IMAGE: Qi Wang, ingénieur en neurones, a remporté un prix NSF CAREER pour le développement de nouvelles technologies permettant de restaurer et d’améliorer les fonctions sensorielles et la cognition par le biais d’interfaces cerveau-machine. voir plus

Crédit: Jane Nisselson / Columbia Engineering

New York, NY – 5 mars 2019 – Qi Wang , professeur assistant en génie biomédical à Columbia Engineering , a remporté un prix CAREER de la National Science Foundation, l’un des plus grands honneurs décernés à de jeunes professeurs. La subvention quinquennale de 500 000 dollars ira à son projet intitulé “Améliorer la perception et la cognition tout en minimisant les effets secondaires grâce à la stimulation neurale périphérique en boucle fermée”.

Wang étudie comment les informations sensorielles sont traitées dans le cerveau pour former la perception et informer une décision optimale, et comment ce processus est modulé par des états comportementaux, tels que l’attention et l’excitation. Expert dans le déchiffrement des codes neuronaux qui sous-tendent notre perception et notre cognition, il travaille au développement de nouvelles technologies pour restaurer et améliorer les fonctions sensorielles et la cognition par le biais d’interfaces cerveau-machine (IMC).

“La perception, la cognition et les performances comportementales dépendent énormément du niveau d’éveil”, explique-t-il. “Mon projet NSF repose sur une idée nouvelle: utiliser la stimulation neuronale périphérique pour contrôler le niveau d’éveil et obtenir ainsi des performances comportementales optimales avec un minimum d’effets secondaires. Je pense que c’est la première utilisation d’un cadre d’ingénierie pour guider la conception et la validation de stimulation neurale en boucle pour améliorer le comportement. ”

Les recherches de Wang portent depuis longtemps sur le locus coeruleus (LC), qui joue un rôle essentiel dans la modulation des fonctions cérébrales par le biais de la régulation de son niveau d’excitation. La LC est la principale source de noradrénaline et les scientifiques pensent que de nombreux troubles neuropsychiatriques et maladies neurodégénératives, notamment la maladie d’Alzheimer, le TDAH, la schizophrénie, l’autisme et la dépression, sont sous-estimés. Mais parce que le centre de gravité est si petit et situé si profondément dans le tronc cérébral, il était très difficile d’y accéder en toute sécurité et de manipuler son activité.

Dans un monde idéal, la technologie de stimulation neuronale provoquerait effectivement l’activité souhaitée dans les structures ciblées tout en minimisant les effets sur les structures non ciblées. De nombreuses simulations et résultats expérimentaux antérieurs, y compris ceux de Wang, ont montré que les réponses neuronales étaient sensibles à certains paramètres du stimulus, mais il était très difficile de trouver le stimulus optimal en raison de la grande dimensionnalité de l’espace des paramètres de stimulation neurale.

Pour son projet NSF, Wang propose d’utiliser une alternative sûre – la stimulation du nerf vague (VNS) – afin de contrôler l’activité de la LC sans interface directe avec la LC.

“Il manque clairement un cadre d’ingénierie pour guider la conception des stimuli VNS afin de piloter sélectivement des structures neuronales ciblées et de valider cette technologie dans un contexte réel”, observe-t-il. “Une technologie idéale de stimulation neurale devrait permettre au système de générer efficacement l’activité souhaitée dans les structures ciblées, tout en minimisant les effets sur les structures non ciblées.”

Avec son expertise en neurosciences, électrophysiologie, ingénierie de contrôle et paradigmes comportementaux – et maintenant avec le prix NSF CAREER -, Wang est bien placé pour créer un cadre hybride informatique-expérimental qui se concentre spécifiquement sur l’utilisation de VNS pour améliorer les performances améliorer la perception humaine, la cognition et les performances comportementales à l’aide de la stimulation neurale.

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