Le sommeil, bien que d’apparence triviale, constitue un état biologique complexe, difficile à quantifier sans recourir à une approche multimodale intégrant notamment l’enregistrement de l’activité cérébrale (EEG). Cette contrainte technologique rend l’étude du sommeil exigeante en conditions naturelles. Comprendre comment les animaux dorment dans leur environnement, en particulier dans un cadre social, représente ainsi un défi majeur. Chez les espèces grégaires comme le babouin, le sommeil ne se résume pas à un phénomène individuel : il s’organise dans un contexte collectif, influencé par les interactions sociales, la hiérarchie et la vigilance partagée. Le projet ERC COSLEEP (dirigé par Meg Crofoot, Max Planck Institute of Animal Behavior) s’attache à explorer cette dimension sociale du sommeil en conditions écologiques réelles, grâce à des suivis simultanés du comportement, de la position et de l’activité physiologique d’individus vivant à l’état sauvage. Le stage proposé s’inscrit dans cette collaboration entre le Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive (CEFE), l’Institut de Science des Données et le Max Planck Institute, et portera sur l’analyse de données de sommeil (activité cérébrale, musculaire, oculaire, accéléromètre et vidéo) afin de caractériser la structure et la qualité du sommeil dans un contexte social et écologique réel, et de développer un modèle prédictif fiable basé sur les signaux accélérométriques.
MISSIONS DU STAGE
Le stage aura pour objectif de contribuer à la mise au point d’outils d’analyse automatisée du sommeil chez le babouin à partir de séries temporelles multimodales. Dans un premier temps, le ou la stagiaire évaluera la cohérence du scorage manuel du sommeil réalisé par plusieurs spécialistes à partir d’enregistrements physiologiques (EEG, EMG, EOG, accéléromètre, vidéo), afin de quantifier le niveau d’accord inter-experts et d’établir une base de données de référence. Dans un second temps, il s’agira de tester et d’adapter des modèles d’apprentissage automatique existants (tels que Somnotate ou USleep) pour obtenir un algorithme de scorage automatique capable de s’ajuster aux caractéristiques propres aux signaux enregistrés chez le babouin. Enfin, le stage visera à développer un modèle prédictif du sommeil à partir des signaux d’accéléromètre seuls, en s’appuyant sur les labels dérivés de l’activité cérébrale. Ce modèle permettra à terme d’estimer les phases et sous-états du sommeil à partir de capteurs portés sur collier, ouvrant la voie à une analyse non invasive du sommeil en milieu naturel.PROFIL RECHERCHE
Le ou la candidat(e) devra posséder une formation en analyse de données expérimentales, data science, ou domaine connexe avec une appétence pour les neurosciences, sciences cognitives, bio-informatique, ou l’écophysiologie. Une bonne familiarité avec le traitement de signaux temporels, des compétences en programmation (Python, Matlab ou R) et des compétences en méthodes d’apprentissage automatique (réseaux de neurones, classification supervisée et modèles de deep learning) seraient un atout majeur.Le ou la stagiaire devra faire preuve de rigueur, d’autonomie et de curiosité scientifique, ainsi que d’un goût marqué pour l’analyse de données et le travail interdisciplinaire, à l’interface entre neurosciences, écologie comportementale et science des données. Une aisance en anglais scientifique (lecture et échanges techniques) sera également souhaitée.
COMPETENCES ATTENDUES
- Maîtrise de Python (NumPy, Pandas, Scikit-learn, PyTorch). Des notions en Matlab sont appréciées.
- Connaissances en statistiques, apprentissage automatique et deep learning.
Intérêt pour les méthodes utilisées dans les modèles de scorage automatique du sommeil :
- USleep : réseau profond combinant CNN inspiré de U-net pour la classification EEG/EMG. https://www.nature.com/articles/s41746-021-00440-5
- Somnotate : approche probabiliste (HMM + LDA) intégrant la dynamique temporelle du sommeil. https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1011793
Intérêt à développer des compétences en analyse de signaux physiologiques (EEG, EMG, EOG, accélérométrie).
- Notions en validation de modèles et évaluation inter-experts (Kappa, ICC, …).
- Rigueur, autonomie, et intérêt pour les approches interdisciplinaires (neurosciences, écologie, data science).
- Bon niveau d’anglais scientifique (lecture et communication).
