De gauche à droite : Mohamad Sawan, professeur titulaire au Département de génie électrique; Laura Gagliano, doctorante en génie biomédical; Elie Bou Assi, diplômé au doctorat en génie biomédical.

Laura Gagliano et Elie Bou Assi ont remporté un défi qui consistait à appliquer de nouvelles techniques de traitement du signal sur des enregistrements de signaux électroencéphalographiques (EEG). Ces données cérébrales, issues de sources ouvertes, sont offertes aux chercheuses et aux chercheurs afin de répondre à des questions liées à la détection et à la prédiction de crises épileptiques. Les projets étaient évalués par un jury selon l’approche technique, le caractère novateur, les résultats obtenus ainsi que la présentation du projet.

Prévoir les crises d’épilepsie par l’analyse bispectrale

Laura et Elie, qui formaient l’équipe EpiHack, ont remporté le défi avec un projet novateur de classification des états cérébraux épileptiques. Le projet consistait à recourir à l’analyse bispectrale, une technique élaborée de traitement du signal où l’on quantifie la relation de phase entre les composantes de signaux électroencéphalographiques pour caractériser avec précision les états cérébraux de patients épileptiques.

Aux fins du défi, les chercheurs ont analysé les signaux préenregistrés de la banque de données publique Melbourne Seizure Prediction Challenge Database, constituée d’enregistrements EEG intracrâniens de 1 181 crises épileptiques qui ont été subies par 12 patients lors d’une étude in vivo à long terme.

Ces analyses ont démontré que les caractéristiques spectrales des signaux EEG peuvent servir à déterminer et classer statistiquement différents états cérébraux épileptiques. Également, ces analyses ont indiqué que des fenêtres d'extraction plus longues procuraient des précisions de classification supérieures, mais avaient un impact sur la vitesse de calcul informatique.

Le projet a permis à Laura et Elie de remporter le premier prix du défi, qui était accompagné d’une somme de mille dollars américains qu’ils se sont partagée.

« Ce fut une expérience enrichissante pour nous et une belle occasion de présenter nos travaux sur la scène internationale », déclare Laura Gagliano. « Nous sommes honorés d’avoir remporté le premier prix. Ceci, évidemment, nous motive à poursuivre nos recherches en épilepsie. »

Le défi IEEE Data Bank Challenge était organisé par IEEE Brain, une initiative qui vise à faciliter la collaboration et la coordination interdisciplinaires pour faire avancer la recherche, la normalisation et le développement de technologies en neuroscience, afin d’aider à améliorer la condition humaine. Plus d’une vingtaine de sociétés, de conseils et d’entités de l’IEEE ainsi que la Société internationale de neuroéthique sont impliqués dans cette initiative. Le défi IEEE Data Bank Challenge a été tenu lors la conférence internationale IEEE Sensors 2019, consacrée aux capteurs et à la détection des phénomènes physiques, qui a eu lieu à la fin d’octobre à Montréal.

Explorer les approches novatrices

Laura Gagliano et Elie Bou Assi, dans le cadre de leurs recherches, explorent le recours à l’intelligence artificielle et à des techniques de traitement de signal afin de développer des stratégies novatrices dédiées à la prédiction des crises épileptiques. Ils travaillent notamment à la compréhension de la dynamique complexe des crises cérébrales et au développement d'algorithmes intelligents, dans le but de prévoir automatiquement les crises avant qu'elles ne commencent.

Laura réalise ses études doctorales au Laboratoire de neurotechnologies Polystim, à Polytechnique, ainsi qu’au Centre de recherche du CHUM (CRCHUM) sous la supervision de Mohamad Sawan, professeur titulaire au Département de génie électrique. Elie, qui est chercheur postdoctoral IVADO au CRCHUM, a réalisé ses études doctorales en génie biomédical à Polytechnique sous la supervision du professeur Sawan.

Mohamad Sawan, qui réalise depuis 8 ans des travaux de recherche sur l’épilepsie avec son équipe Polystim, en collaboration avec l’équipe du docteur Dang Khoa Nguyen, professeur titulaire au Département de neurosciences à la Faculté de médecine de l’Université de Montréal, au CRCHUM, est fier des résultats obtenus par Laura et Elie lors du défi de l’initiative IEEE Brain.

« Laura et Elie ont réussi à relever un défi de taille dans un domaine situé à l’intersection de diverses disciplines scientifiques, dont l’intelligence artificielle, la neuroscience et l’informatique. De nombreuses contributions dans ce secteur leur ont permis de remporter la première place de cette compétition internationale », souligne le professeur Sawan.

Soulignons que Laura a été lauréate en 2019 du programme de bourses d’excellence de bourses au doctorat de l’Institut de valorisation de données (IVADO). Elie, pour sa part, a été lauréat à l’été 2018 d’une bourse de stage postdoctoral pour deux ans d’IVADO.

Félicitations à Laura et à Elie!

En savoir plus

Description du défi IEEE Data Bank Challenge tenu à Montréal
Site de l’initiative IEEE Brain
Site du programme de génie biomédical à Polytechnique
Site du Département de génie électrique
Site du Laboratoire de neurotechnologies Polystim