2019-01393 - Doctorant F/H [CORDIS2019-ATHENA] Analyse en temps réel de l'attention auditive lors de l'écoute musicale
The offer description below is in French

Contract type : Public service fixed-term contract

Level of qualifications required : Graduate degree or equivalent

Fonction : PhD Position

Level of experience : Recently graduated

About the research centre or Inria department

Le centre Inria Sophia Antipolis - Méditerranée compte 37 équipes de recherche, ainsi que 9 services d’appui à la recherche. Le personnel du centre (600 personnes environ dont 400 salariés Inria) est composé de scientifiques de différentes nationalités (250 personnes étrangères sur 50 nationalités), d’Ingénieurs, de Techniciens et d’Administratifs. 1/3 du personnel est fonctionnaire, les autres sont contractuels. La  majorité des équipes de recherche du centre sont localisées à Sophia  Antipolis et Nice dans les Alpes-Maritimes. Six équipes sont  implantées à Montpellier et une équipe est  hébergée par le département d'informatique de l'université de Bologne en Italie. Le Centre est membre de la Communauté d’Université et d’Établissement (ComUE) « Université Côte d’Azur (UCA) ».

Context

L’audition est un phénomène complexe faisant intervenir des boucles de rétroaction, qu’on peut qualifier de mécanismes actifs de perception. Une scène auditive présente nombreuses composantes évoluant simultanément, dont seulement une partie ne peut être apprécié par l’auditeur à chaque instant. Ce filtrage par l’attention auditive est un processus de sélection de type « top-down » qui relie cognition et perception et qui conduit à une modification des réponses neurales.

De telles observations neurophysiologiques ont été effectuées grâce à des méthodes expérimentales permettant d’obtenir des “réponses évoquées”. Ceci consiste à faire écouter des séquences sonores à de nombreuses reprises, en indiquant au sujet la composante sur laquelle porter son attention, puis à analyser les moyennes des réponses évoquées sur des mesures d’activité électrique cérébrale.

Ce type d’études a notamment permis d’établir que l’enveloppe de puissance du signal auditif est présente dans des mesures d’électro- ou magnéto-encéphalographie (EEG, MEG).

Un autre cadre intéressant et plus naturel pour étudier l’attention auditive est celui de l’écoute continue (et non répétée), telle que l’on l’exerce dans la vie quotidienne. Ceci nécessite d’extraire des informations des mesures neurophysiologiques en continu, ce qui aurait de nombreux avantages: d’abord ne pas imposer de longues séances aux sujets, ce qui crée des phénomènes parasites de fatigue et d’habituation, mais aussi et surtout d’envisager de nouveaux paradigmes expérimentaux prenant en compte l’attention auditive pour modifier les stimuli présentés. De nombreuses applications pourraient être envisagées dans le domaine des déficiences auditives, en amplifiant de manière différenciée la composante importante pour l’auditeur, ou dans le domaine de l’art et du divertissement, pour de nouvelles créations musicales.

Cette thèse relève du domaine des interfaces cerveau-ordinateur, qui visent à développer des systèmes qui interprètent l’activité cérébrale pour la convertir en commandes. L’expertise de l’équipe de recherche Athena sera cruciale afin de surmonter les difficultés génériques des interfaces cerveau-ordinateur:

Peu de données d’entraînement sont en général disponibles, et les caractéristiques des signaux dépendent de l’utilisateur.

Le traitement des données et leur classification doivent s’opérer en un temps relativement court.

L’activité cérébrale n’étant pas directement ressentie par l’utilisateur, un feedback est nécessaire pour apprendre à s’en servir pour émettre une commande.

De plus, d’autres problèmes sont spécifiques au domaine de l’attention auditive et de la création musicale interactive:

L’étude et l’analyse de l’attention auditive demande un contrôle de l’environnement acoustique et de la qualité du son projeté, ce qui n’est pas évident à reproduire dans des conditions naturelles.

Dans la plupart des compositions musicales en temps réel par activité cérébrale, il est très difficile pour celui qui pilote le système de maîtriser les sons produits et de leur conférêr un réel intérêt musical.

Pour attaquer les problèmes ci-dessus, la thèse sera d’une part co-encadrée avec un chercheur de l’Institut de Neurosciences des Systèmes, spécialisé en neurosciences de la musique. La thèse se déroulera en étroit lien avec le projet MICA porté par le Conservatoire de Nice.

Assignment

L’objet de cette thèse est de développer un cadre expérimental et méthodologique pour étudier l’attention auditive en continu, et d’étudier son application à la création musicale interactive.

 

Le décodage en temps réel de l’attention auditive pose une difficulté majeure: de nombreuses répétitions sont nécessaires pour observer les corrélats neuronaux psychoacoustiques en raison de la faible puissance des signaux accessibles de manière non-invasive. Afin de contourner ce problème, nous proposons d’utiliser des stimuli sonores synthétiques qui facilitent l’analyse des corrélats de l’attention. Ces stimuli seront par exemple formés de superpositions de séquences musicales rythmiques dont on cherchera les fréquences caractéristiques dans l’EEG.

Dans une première partie de la thèse, on mettra au point des méthodes permettant de détecter sur quelle séquence particulière parmi un « cocktail musical » de séquences porte l’attention auditive de l’auditeur. Les performances de détection du focus de l’attention seront évaluées et comparées à des données comportementales.Des contextes sonores de plus en plus riches seront étudiés, ainsi que des situations attentionnelles de plus en plus changeantes.

On étudiera également l’influence de la spatialisation 3D des séquences musicales sur la discrimination des flux sonores et sur la détection du focus attentionnel.

 

Main activities

Travail bibliographique.

Design expérimental.

Mise en place de dispositifs temps réel.

Mise en oeuvre et passation d'expériences avec des sujets.

Traitement de données, analyse de résultats.

Rédaction d'articles et présentations à des conférences.

 

Skills

Compétences techniques et niveau requis : Master 2 sciences cognitives ou traitement du signal

Langues : français, anglais

 

Benefits package

  • Restauration subventionnée
  • Transports publics remboursés partiellement
  • Congés: 7 semaines de congés annuels + 10 jours de RTT (base temps plein) + possibilité d'autorisations d'absence exceptionnelle (ex : enfants malades, déménagement)
  • Possibilité de télétravail (après 6 mois d'ancienneté) et aménagement du temps de travail
  • Équipements professionnels à disposition (visioconférence, prêts de matériels informatiques, etc.)
  • Prestations sociales, culturelles et sportives (Association de gestion des œuvres sociales d'Inria)
  • Accès à la formation professionnelle
  • Sécurité sociale

Remuneration

Rémunération: 1982€ brut mensuel (année 1 & 2) et 2085€ brut mensuel (année 3)