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Les priorités stratégiques de recherche de HBHL sont ancrées dans la neuroinformatique, le développement et l'utilisation d'outils analytiques et de modèles informatiques qui peuvent combiner des données neuroscientifiques à toutes les échelles et à tous les niveaux afin de mieux comprendre le cerveau dans la santé et la maladie. Les outils neuroinformatiques permettent d'acquérir, de stocker, de partager, de publier, d'analyser, de modéliser, de visualiser ou de simuler des données neuroscientifiques. La neuroinformatique est au cœur des quatre thèmes de recherche HBHL :

• Thème 1 : La neuroinformatique et la modélisation computationnelle
• Thème 2 : Les modèles mécanistiques des maladies neurodégénératives
• Thème 3 : Les neurosciences cognitives appliquées de la plasticité cérébrale
• Thème 4: Les neurosciences des populations et la santé du cerveau

Thème 1 : La neuroinformatique et la modélisation computationnelle

Responsable : Blake Richards
Reponsable adjoint : Boris Bernhardt

Le thème 1 allie les « mégadonnées » et les neurosciences pour explorer les complexités du cerveau en utilisant des stratégies informatiques avancées, telles que l’apprentissage profond (« deep learning ») et la modélisation des réseaux. Les techniques analytiques développées dans ce thème sont utilisées dans les neurosciences cliniques, humaines et fondamentales et sont appliquées dans tous les efforts de recherche de HBHL. Le thème 1 implique une étroite collaboration entre les groups de recherche ayant une expertise en neurosciences, en informatique, en recherche clinique et en sciences sociales.

Priorités de recherche :

• ¶Ùé±¹±ð±ô´Ç±è±è±ð°ùÌýNeuroHub, une plateforme en ligne pour la recherche sur le cerveau qui donne accès à de puissants outils informatiques pour le traitement des données et à des systèmes simplifiés pour le stockage et le partage sécurisé de données multidisciplinaires
• Développer et déployer de nouvelles méthodes analytiques qui prennent en compte simultanément plusieurs dimensions, plusieurs modalités et plusieurs échelles
• Fournir de nouvelles plateformes logicielles pour la conservation, l’intégration et l’analyse de données multimodales
• Développer des cadres analytiques basés sur la prédiction pour comprendre et prédire les différences individuelles dans l’apprentissage et la performance, ainsi que la vulnérabilité et la progression des maladies
• Développer des méthodes et des stratégies analytiques dans le contexte d’un cadre analytique commun dont profitent directement d’autres thèmes de recherche HBHL
• Encourager la contribution aux principes de la science ouverte récemment adoptés par le Neuro, y compris le partage de données et de méthodes, ainsi que le libre accès aux travaux publiés

Thème 2 : Les modèles mécanistiques des maladies neurodégénératives

Responsable :
Responsable adjoint : Jean-Francois Poulin

L’objectif du thème 2 est de développer des programmes de recherche pour mieux comprendre, détecter, diagnostiquer, mesurer, modéliser et traiter les maladies neurodégénératives chez l’humain. Les maladies neurodégénératives constituent un groupe hétérogène de troubles qui affectent progressivement la structure et le fonctionnement du cerveau. Elles comprennent généralement des maladies de l’âge adulte et de la vieillesse (par exemple, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique). Cependant, elles peuvent également inclure des maladies en début de vie (par exemple, les leucodystrophies et les ataxies). Le thème 2 prend également en compte les aspects neurodégénératifs de maladies qui ne sont pas généralement considérées comme essentiellement dégénératives, telles que la schizophrénie, l’épilepsie et la sclérose en plaques.

Priorités de recherche :

• Le diagnostic précoce, la détection de la progression de la maladie et de la réponse au traitement
• La connectivité cérébrale, le dysfonctionnement synaptique, mitochondrial et lysosomal, l’autophagie
• Les individus génétiquement uniques ou les points communs entre les catégories de maladies; étude des maladies rares
• La neuro-ingénierie (par exemple, la microfluidique, les échafaudages pour la croissance des cellules et des tissus neuronaux, organoïdes neuronaux, interfaces cerveau/neurone : l’interface machine, dispositifs portables et implantables)
• La thérapeutique, notamment le développement de biomarqueurs, l’édition de gènes (CRISPR), criblage de médicaments, identification et modification des facteurs de risque, médecine personnalisée
• La causalité des interactions entre les gènes et l’environnement des maladies dégénératives
• Le recrutement et la caractérisation de cohortes de patients, en mettant l’accent sur le partage de données et la science ouverte

Thème 3 : Les neurosciences cognitives appliquées de la plasticité cérébrale

Responsable : Dr. Madeleine Sharp
Responsable adjoint : Nathan Spreng

Le cerveau est un organe extrêmement dynamique. Le thème 3 s’efforce de comprendre comment l’expérience modifie le cerveau, à des échelles allant de la milliseconde à la minute, en passant par l’ensemble de la vie, de l’enfance à la vieillesse. La recherche englobe la science fondamentale des mécanismes qui sous-tendent la plasticité cérébrale, ainsi que la manière dont ces mécanismes peuvent se dérégler dans des états pathologiques, peuvent contribuer à la résilience et à la guérison en réponse à des troubles cérébraux et peuvent être exploités pour améliorer l’éducation et le comportement humain. Les mécanismes étudiés varient des gènes aux influences socioculturelles. Le thème 3 met l’accent sur la plasticité dans le contexte des neurosciences cognitives humaines (c’est-à-dire les fondements neuraux de la pensée et du comportement humains). La recherche financée dans le cadre de ce thème se concentre sur deux axes principaux : l’apprentissage et la performance, ainsi que la résilience.

Priorités de recherche :

• Caractériser les changements neuronaux associés à la plasticité (adaptatifs ou mésadaptés), en utilisant des approches multimodales et interdisciplinaires
• Améliorer les performances cognitives, perceptives ou motrices chez les individus en santé, y compris les personnes âgées ou d’autres populations vulnérables, ainsi que dans les contextes éducatifs ou professionnels
• Promouvoir la guérison ou protéger contre le déclin dû à un dysfonctionnement neuronal, à des dommages, à une perte sensorielle ou à l’impact des troubles du comportement et de la santé mentale
• Promouvoir la résilience afin de prévenir ou de retarder les déficiences fonctionnelles causées par la maladie ou le vieillissement

• Développer des outils, des interventions, des logiciels et des dispositifs dans des contextes cliniques, éducatifs et professionnels pour optimiser la plasticité cérébrale tout au long de la vie

Thème 4 : Les neurosciences des populations et la santé du cerveau