Neuroinformatiques

met sur pied des cadres de travail neuroinformatiques afin d’accélérer l’analyse des résultats de neuroimagerie aux fins d’études cliniques portant sur les troubles cérébraux

Neuroinformatics Research Compute Canada Dr Stephen Stother

Anglais

Dr. Stephen Strother

Dr. Stephen Strother

Domaine de recherche
Le Dr Stephen Strother a passé un an à la faculté de médecine avant de se rendre compte que sa véritable passion était pour la physique et les mathématiques. Il s’est donc taillé une carrière sur mesure, qui lui permettrait de combiner ces passions à ses intérêts en matière de recherche médicale, lesquels portent plus spécifiquement sur le fonctionnement du cerveau. Il a obtenu un doctorat à l’Institut et hôpital neurologiques de l’Université McGill, à Montréal, et il travaille aujourd’hui en tant que biophysicien médical se spécialisant dans les domaines de la neuroinformatique, de la neuroimagerie et de l’apprentissage machine en ce qui concerne la recherche en neuroscience à l’aide du calcul informatique de pointe. Il travaille présentement au Rotman Research Institute du Baycrest Health Sciences de Toronto, où il mène des travaux de recherche multidisciplinaire. Essentiellement, il se trouve au point de convergence de l’imagerie médicale, de l’informatique, de la statistique, de la neuroscience computationnelle, de la psychologie, de la neurologie et de la psychiatrie.

Relevance to other sectors

La principale tâche du Dr Strother consiste à faciliter la mise en œuvre d’études et l’élaboration de techniques touchant un large éventail de systèmes pathologiques enracinés dans le cerveau, de l’autisme aux traumatismes crâniens, en passant par la dépression et l’épilepsie. « Mes travaux n’aident pas directement les Canadiens, mais ils aident d’autres professionnels à les aider », explique-t-il. De façon plus officielle, il met sur pied des cadres de travail neuroinformatiques afin d’accélérer l’analyse des résultats de neuroimagerie aux fins d’études cliniques portant sur les troubles cérébraux. Avec l’aide de l’entrepôt de données Brain-CODE, il s’assure que son équipe normalise la collecte de données de neuroimagerie de grande qualité. De concert avec des biostatisticiens, il s’assure que, une fois les données transférées dans l’entrepôt, ceux-ci disposent des techniques nécessaires pour déterminer rapidement les biomarqueurs et les tendances statistiques. Ainsi, il leur est désormais possible de voir à quel rythme l’état d’un patient atteint de SLA se détériore. « Je me vois comme l’un des rouages invisibles qui permettent à des études de grande qualité de poursuivre le cours, de manière à maximiser l’influence qu’ont leurs résultats sur la santé des Canadiens », déclare-t-il.

Un consortium rassemblant plusieurs établissements et dirigé par Ken Evans (InDOC), en vertu d’un contrat conclu avec L’Institut ontarien du cerveau (IOC), œuvre à la mise en place de Brain-CODE en vue d’appuyer des efforts concertés et intégrés dans le domaine de la neuroscience dans l’ensemble de l’Ontario. Pour sa part, le Dr Strother est à la tête du programme de neuroimagerie de Brain-CODE, lequel offre le premier programme normalisé et validé d’assurance de la qualité permettant d’intégrer les données de douze centres de l’Ontario.

En quoi consistent la « neuroinformatique » et les « flux de travaux »? À quoi le Dr Strother fait-il allusion lorsqu’il parle de cadres de travail neuroinformatiques et les flux de travaux en neuroscience?
Le Dr Strother croit que l’avenir de la compréhension des pathologies du cerveau, de leur diagnostic et du suivi de leur traitement repose sur la collecte, par les chercheurs, d’échantillons de données beaucoup plus importants. À cette fin, la neuroinformatique combine la neuroscience et la science de l’information, deux domaines en pleine croissance qui ont connu des progrès exponentiels au cours des trente dernières années. Le concept voulant que leur intersection constitue un point focal important de la recherche est apparu au cours des années 90, au beau milieu de la carrière du Dr Strother. Le but de la neuroinformatique est d’élaborer des cadres de travail numériques qui facilitent la lecture des données, l’utilisation d’outils et le partage de résultats dans le domaine de la neuroscience entre bon nombre de partenaires. Le but des chercheurs est, bien évidemment, d’utiliser ces cadres de travail en vue d’accélérer les découvertes scientifiques et d’utiliser ces résultats dans le cadre d’études cliniques visant à trouver des traitements efficaces. Les flux de travaux en neuroscience, quant à eux, font référence à l’ensemble des étapes souvent complexes qui doivent être mises en œuvre pour acquérir, traiter et analyser les données expérimentales. L’amélioration de l’utilité et de l’accessibilité de flux de travaux spécialisés en neuroscience est l’une des priorités de ces travaux de recherche.

Sur quoi portent présentement les travaux de recherche du Dr Strother?
Ses travaux touchent de multiples aspects complémentaires. En plus de contribuer à l’élaboration de Brain-CODE pour le compte de l’IOC, il s’occupe de près de la composante neuroimagerie de deux programmes portant sur la dépression et la neurodégénérescence, également financés par l’IOC. Cela donne à ses étudiants et collaborateurs — dont le financement est assuré par des subventions conventionnelles provenant des IRSC et du CRSNG — la possibilité de transposer des résultats de recherche sur les flux de travaux optimisés en neuroimagerie dans des études cliniques de grande envergure. Le HPC Virtual Laboratory (HPCVL) de l’Université Queen’s appuie ces efforts à l’aide de comptes réguliers gérés par Calcul Canada, ainsi que de l’environnement HPCVL spécialisé élaboré pour les besoins de Brain-CODE. Ses projets sont également financés par la Fondation Neuro Canada, en collaboration avec Alan Evans, de l’Université McGill, en vue de raccorder Brain-CODE à la base de données LORIS utilisée pour appuyer le Consortium canadien en neurodégénérescence associée au vieillissement, financé par les IRSC et ses partenaires. Dans le cadre de ce projet, le Dr Strother reliera Brain-CODE au portail CBrain mis sur pied par le groupe du Dr Evans, lequel facilite l’accès à de multiples centres Calcul Canada aux fins du traitement et de l’analyse de données de neuroimagerie.

Plus de trente établissements et des centaines de chercheurs sont représentés au sein de programmes financés par l’IOC. Comment le Dr Strother est-il parvenu à faciliter pour les chercheurs l’accès à une quantité de données aussi imposante?
Le Dr Strother explique que les chercheurs commencent à collaborer entre eux plutôt que de travailler en vase clos, ce qui fait qu’ils ne sont plus jugés en fonction du nombre d’articles qu’ils publient par eux-mêmes, mais sont plutôt incités à travailler conjointement, au profit de l’ensemble de l’humanité. « C’est une façon complètement différente de travailler, qui est de plus en plus présente dans l’ensemble des industries, parce qu’elle est efficace. Essayez simplement d’imaginer le nombre d’idées qui peuvent être générées lorsque cent personnes essaient de répondre à une question plutôt qu’un seul chercheur. »

L’équipe du Dr Strother collabore étroitement avec Ken Edgecombe, Chris Macphee et Costa Dafnas du HPCVL, et avec Moyez Dharsee et Rachad Badrawi d’InDOC. Ils viennent de lancer des prototypes de tableau de bord ayant recours à Spotfire, permettant à des coordonnateurs cliniques de faire le suivi de l’acquisition globale de données cliniques, neuropsychologiques, génomiques et de neuroimagerie. Le groupe œuvre également à l’élaboration de tableaux de bord spécialisés permettant à des centres de neuroimagerie de faire le suivi de leurs résultats d’assurance de la qualité, ainsi que de comparer leur rendement à celui d’autres centres.

Quelle place occupe Calcul Canada en ce qui a trait à l’amélioration de l’accès à ces données?
Une grande partie des travaux de recherche en neuroinformatique du Dr Strother seraient extrêmement difficiles, pour ne pas dire impossibles, à mener si ce n’était de l’aide que lui fournit Calcul Canada. L’intégration du HPCVL en tant que membre du consortium d’élaboration de Brain-CODE a été cruciale pour faire avancer les choses. Qui plus est, l’optimisation des flux de travaux complexes peut prendre plusieurs jours et saturer rapidement les ressources de calcul informatique locales de Baycrest. La possibilité de pouvoir accéder à des comptes de recherche réguliers de Calcul Canada s’est révélée un élément essentiel pour pouvoir accélérer la recherche sur les flux de travaux en neuroimagerie.

Seulement un certain nombre des chercheurs qui ont utilisé les services de Calcul Canada au cours de la dernière année œuvraient dans le domaine de la neuroscience. Ce nombre augmentera-t-il?
Absolutely. Dr. Strother only started using Compute Canada resources five to six years ago and a growing number of his colleagues have become users since then. In addition, he advocates for the neuroscience community and its vitally important contributions as a member of the Advisory Council on Research for the Board of Directors of Compute Canada. While there is still a fairly steep learning curve for a cognitive psychologist to use some of the more traditional Compute Canada infrastructure, many developments are improving this situation. Of key importance is a growing realization among more traditional disciplines, such as psychology and even biophysics, of the importance of obtaining strong multi-disciplinary skills in computer science and data analysis.

Top