L’interdisciplinarité en action : l’exemple des projets 80 Prime de la MITI du CNRS (2)

Modélisation neuro-computationnelle de la production typique et atypique de la parole - COMODOR

La communication parlée joue un rôle essentiel dans les interactions sociales. Avec l’âge, la prévalence de nombreuses maladies neurologiques associées à des troubles de la communication, telles que la maladie de Parkinson, augmente. Ces troubles sont des prédicteurs d’aspects clés des interactions sociales, comme le nombre d’amis et la fréquence de la participation sociale, et il est donc essentiel de bien les prendre en charge. Cependant, il reste beaucoup à comprendre concernant les mécanismes qui contribuent au succès des interventions pour améliorer la communication parlée dans les pathologies neurologiques. Dans ce contexte, l’objectif du projet COMODOR est de proposer un formalisme intégratif, avec un modèle computationnel, qui contribuera à simuler et expliquer ces mécanismes. Pour atteindre cet objectif, l’équipe adoptera une approche interdisciplinaire combinant la psycholinguistique, les sciences du langage, les neurosciences et l’informatique pour développer un modèle neuro-computationnel de la production de la parole. Le projet se focalise sur les phénomènes entraînant des modifications dans le système de la production par les indices extérieurs tels que la parole de l’interlocuteur ou la musique. L’enjeu est d’expliquer la flexibilité du système de la planification et de la production ainsi que l’interaction entre le système perceptif et le système de production de parole, sur lesquelles des interventions orthophoniques pourraient s’appuyer en présence des troubles.

La recherche comprend trois axes :

• développement d’un modèle computationnel décrivant le comportement langagier typique,
• étude de la capacité du modèle à simuler et décrire le comportement langagier des individus atteints de la maladie de Parkinson,
• exploration des propriétés du modèle pour tester des hypothèses spécifiques en lien avec les lésions cérébrales engendrées par la maladie de Parkinson.

Cette recherche repose sur une collaboration entre le laboratoire Sciences cognitives et sciences affectives6 , le Laboratoire Parole et Langage7 et le Laboratoire de psychologie et de neurocognition8 .

Porteurs : Anahita Basīrhāt, maîtresse de conférences à l’université de Lille, Sciences cognitives et sciences affectives, anahita.basirat@univ-lille.fr ; Julien Diard, chargé de recherche CNRS, Laboratoire de psychologie et de neurocognition ; Mélen Guillaume, doctorant, Sciences cognitives et sciences affectives ; Serge Pinto, directeur de recherche CNRS, Laboratoire Parole et Langage

Approche multimodale de la dynamique conversationnelle et ses bases cérébrales - MANDELA

De nombreux travaux ont montré que le succès d’une interaction conversationnelle repose sur la convergence entre interlocuteurs. Celle-ci se manifeste par un rapprochement de ce que nous appelons les « représentations linguistiques » : peu à peu, les productions des participants deviennent sinon similaires, du moins comparables. Et cela concerne tous les niveaux : non seulement la prononciation, le rythme, la mélodie, mais également le lexique, les structures syntaxiques ou les gestes.

Le projet MANDELA se propose de modéliser les mécanismes de ce rapprochement en réunissant un ensemble de mesures de convergence pour chacun des niveaux linguistiques afin d’en analyser la dynamique au cours de la conversation. Cette modélisation multimodale originale est complétée par l’étude des informations neuro-physiologiques. L’équipe a pour cela constitué un corpus de soixante heures de conversations qu’elle a filmées et pendant lesquelles le signal cérébral et les constantes physiologiques (température, rythme cardiaque, etc.) de chaque participant ont été recueillies. Il s’agit du premier corpus de ce type, réunissant l’ensemble des modalités (qui ont été annotées) et se proposant d’étudier ce phénomène en conditions naturelles. L’objectif, au-delà de la modélisation, est de rechercher les traces de la convergence dans le signal cérébral. Il s’agit d’un défi méthodologique : il est extrêmement compliqué de traiter les données EEG recueillies alors que le participant est libre de ses mouvements. Les premiers résultats obtenus permettent cependant de valider cet objectif. L’équipe observe en effet (cela doit encore être confirmé par des analyses complémentaires) que le rythme des oscillations cérébrales de l’auditeur est corrélé avec l’enveloppe spectrale du locuteur. À partir de ces résultats, elle étudie désormais un phénomène discursif lié à la convergence : le changement de tour de parole.

Il s’agit d’un projet très interdisciplinaire alliant linguistique, neurosciences et informatique.

Cette recherche repose sur une collaboration entre le Laboratoire Parole et Langage, l’Institut de neurosciences des systèmes (INS, UMRAA06, Inserm / AMU) et le Laboratoire d'informatique et systèmes9 .

Porteurs : Philippe Blache, Laboratoire Parole et Langage ; Daniele Schön, Institut de Neurosciences des Systèmes ; Leonor Becerra, Laboratoire d'informatique et systèmes

Modélisation multi-niveaux des processus de différentiation et des dynamiques sociales : opinions, normes et valeurs - DYNSOC

Le projet DYNSOC s'attaque à la question cruciale de la relation entre individus et collectif en combinant une approche de physique statistique et une approche de sciences sociales computationnelles des dynamiques d’opinion et de préférences. Jusqu'à présent, la modélisation de  l’évolution des opinions, préférences ou valeurs était surtout abordée de manière théorique, faute de données quantitatives sur l’évolution des groupes sociaux.
L'émergence des réseaux sociaux en ligne change la donne en offrant un accès massif à ce type de données. Malgré des préoccupations sur la segmentation sociale des utilisateurs, ces plateformes permettent d'étudier diverses dynamiques sociales, comme la formation de consensus, la polarisation autour de sujets sociaux, ou la diffusion de rumeurs.

Le projet vise à créer des modèles intégrés, reliant différentes approches de la modélisation sociale (théorie des jeux, physique statistique, systèmes dynamiques, réseaux complexes) en prenant en compte la formation d'opinions, de valeurs et de normes, liées à la personnalité des acteurs sociaux et aux structures sociales modélisées comme des réseaux complexes. La dynamique de couplage entre les processus intrinsèques aux acteurs sociaux et les réseaux d'interactions qu'ils forment sera explorée à travers des approches théoriques et empiriques.

DYNSOC ambitionne de développer des approches novatrices pour étudier la dynamique d'opinion, en faisant dialoguer des disciplines telles que la physique statistique, la théorie des jeux, les modèles d'agents, la modélisation de réseaux complexes et la science des données. Ces modèles seront validés à partir de données issues des macroscopes sociaux développés à l'Institut des systèmes complexes de Paris Île-de-France10 qui permettent de reconstruire les dynamiques sociales sur des sujets tels que la politique, le climat et la pandémie de COVID-19.

In fine, ce projet ambitionne de mieux comprendre les impacts sur le long terme de crises telles que les pandémies ou le réchauffement climatique sur nos sociétés.

Cette recherche repose sur une collaboration entre l'Institut des systèmes complexes de Paris Île-de-France et le Laboratoire de physique théorique et modélisation11 .

Références : Politoscope, Climatoscope

Porteurs : David Chavalarias, directeur de recherche CNRS, Institut des systèmes complexes de Paris Île-de-France, david@chavalarias.org ; Laura Hernandez, maîtresse de conférences, Laboratoire de physique théorique et modélisation

Domestication de virus à usages thérapeutiques : étude des savoirs, savoir-faire et enjeux au prisme de la biologie évolutive et de l’anthropologie

Les bactériophages, ou phages, sont des virus composés principalement d’acides nucléiques (ADN ou ARN) et de protéines, qui forment une capside, une sorte de coque autour de leurs acides nucléiques, qui ont pour hôtes des bactéries. Partout où l’on peut trouver des bactéries, on trouve également des phages, et ce en quantité. On estime que pour chaque bactérie sur terre, on peut compter une dizaine de phages. Ces derniers sont pour cette raison considérés comme l’entité biologique la plus représentée sur la planète, avec un nombre de l’ordre de 1 031 représentants. En raison de leurs compétences biocides, c’est-à-dire de leur capacité à provoquer la mort de bactéries, ils peuvent être utilisés dans de nombreux projets de bioremédiation (thérapie humaine et/ou animale, biocontrôle), autant de possibilités qui suscitent un intérêt grandissant en raison notamment de la perte d’efficacité des antibiotiques. Le projet développé par l’équipe s’inscrit dans la lignée d’une réflexion interdisciplinaire soutenue sur la production, la circulation et l’utilisation des savoirs et des applications à base de phages. Ici, l’équipe s’intéresse plus volontiers aux techniques d’évolution expérimentale de phages et bactéries dans le but d’augmenter les performances sanitaires des phages, qui constituent un angle prometteur. L’histoire de l’utilisation des antibiotiques conduit cependant à envisager les médiations microbiennes avec beaucoup de prudence : les microbes agissent et réagissent, comme le montre le développement généralisé de l’antibiorésistance bactérienne. Il s’agit donc grâce, entre autres, à des ethnographies de laboratoire, non seulement de développer une réflexion interdisciplinaire autour de la domestication des phages, d’être attentifs à la façon dont ces savoirs sont produits, aux enjeux de cette production, mais également de réfléchir aux conditions et conséquences possibles de l’utilisation de ces savoirs une fois produits.

Cette recherche repose sur une collaboration entre le Centre Émile Durkheim12 et le laboratoire Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle13 .

Porteurs : Charlotte Brives, chargée de recherche CNRS, Centre Émile Durkheim, charlottebrives@gmail.com ; Rémy Froissart, chargé de recherche CNRS, Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle