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InfƩrence et Comportements Visuels
Lā€™Ć©quipe INVIBE cherche Ć  comprendre comment les informations visuelles sont extraites et analysĆ©es au sein de reprĆ©sentations dynamiques et probabilistes servant au contrĆ“le des mouvements oculaires. Ā Lā€˜Ć©quipe combine des approches comportementales et physiologiques chez lā€™homme et chez le singe.
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Les mouvements de nos yeux comme notre perception de lā€™environnement sont principalement dĆ©pendant de la capacitĆ© du systĆØme visuel Ć  extraire des informations sur la position et le mouvement des objets dans lā€™environnement. Lā€™Ć©quipe INVIBE Ć©tudie comment ces informations sont extraites et reprĆ©sentĆ©es de faƧon probabiliste au sein de reprĆ©sentations corticales et sous-corticales dynamiques. Nos travaux combinent des approches comportementales (psychophysique visuelle, oculomotricitĆ©), physiologiques (Ć©lectrophysiologie, imagerie par IRM, perturbations) et thĆ©oriques (modĆ©lisation). Lā€™objectif est de mieux comprendre comment un rĆ©seau distribuĆ© de reprĆ©sentations rĆ©tinotopiques combine des informations sensorielles et cognitives pour adapter nos mouvements oculaires aux trajectoires complexes des objets en mouvement.

Lā€™infĆ©rence dynamique: quels sont les principes computationnels sous-jacents aux transformations visuo-motrices ?

Pour adapter nos comportements de faƧon optimale et dynamique en fonction du contexte, le cerveau combine des informations sensorielles (la position ou le mouvement dā€™un objet) et cognitives (nos connaissances a priori sur les trajectoires naturelles de cet objet. Lā€™infĆ©rence Bayesienne fournit un cadre thĆ©orique pour comprendre cette intĆ©gration dynamique dans ces boucles rĆ©currentes liant les diffĆ©rentes populations reprĆ©sentant ces diffĆ©rents types dā€™information. Anna Montagnini et Guillaume Masson Ć©tudient les propriĆ©tĆ©s de cette infĆ©rence en manipulant les propriĆ©tĆ©s statistiques des informations sensorielles ou celles des connaissances a priori. Ils ont dĆ©veloppĆ© une approche visant Ć  extraire la dynamique de ces calculs Ć  partir du dĆ©cours temporel des mouvements de poursuite oculaire.

Principes de lā€™infĆ©rence dynamique et hiĆ©rarchique: Lā€™information nĆ©cessaire pour le systĆØme oculomoteur est extraite Ć  travers plusieurs niveaux hiĆ©rarchiques dā€™infĆ©rence. Le premier niveau reprĆ©sente lā€™information visuelle pertinente (la position, la direction, la vitesse) Ć  partir dā€™Ć©vidences sensorielles ambiguĆ«s et de connaissances a priori sur les propriĆ©tĆ©s statistiques de lā€™image rĆ©tinienne. Le second niveau intĆØgre cette information visuelle pertinente avec des connaissances a priori sur les statistiques apprises sur la trajectoire des objets, la structure de lā€™environnement ou encore lā€™Ć©tat du systĆØme oculomoteur.

Quels sont les rƩseaux corticaux et sous-corticaux contrƓlant les mouvements oculaires ?

Les mouvements oculaires dā€™exploration (saccades) et de stabilisation (poursuite) mobilisent de vastes population neuronales prĆ©motrices corticales (rĆ©seau occipito-parieto-frontal) et sous-corticales (colliculus supĆ©rieur, cervelet) et motrices (noyaux cerebelleux et oculomoteurs). Laurent Goffart, Guilhem Ibos et Guillaume Masson Ć©tudient ces dynamiques neurales de prise de dĆ©cision (vers oĆ¹ et quand bouger les yeux) et de contrĆ“le (comment bouger les yeux) chez le singe. Martin Szinte, Anna Montagnini et Guillaume Masson explorent chez lā€™homme le rĆ“le de ces structures dans lā€™infĆ©rence dynamique.

Agir de faƧon adaptƩe et percevoir dans un monde stable

Une caractĆ©ristique fondamentale des mouvements oculaires et que chaque dĆ©placement du regard affecte le capteur sensoriel lui-mĆŖme: lā€™image du monde bouge avec nos yeux et pourtant notre perception de ce mĆŖme monde est remarquablement stable. Comment adaptons-nous notre systĆØme moteur et nos reprĆ©sentations sensorielles pour extraire lā€™information de faƧon optimale et organiser notre perception du monde tridimensionnel. Martin Szinte, Manuel Vidal, Anna Montagnini et Guillaume Masson Ć©tudient comment se construit la dynamique de ces boucles perception-action remarquables et comment elle sā€™imprime dans les reprĆ©sentations sensorielles et cognitives.

Perception, cognition et mĆ©tacognition visuelle: une mĆŖme dynamique computationnelle ?

Nos bougeons nos yeux pour prendre de lā€™information de faƧon active. Nous sommes Ć©galement capable dā€™estimer si une dĆ©cision perceptive ou sensori-motrice est fiable. Ces propriĆ©tĆ©s cognitives (agentivitĆ©, confiance) sont elles supra modulaires ou bien au contraire Ć©mergent-elles de la dynamique de ces mĆŖmes reprĆ©sentations hiĆ©rarchiques ? Andrea Desantis, Manuel Vidal, Anna Montagnini et Guillaume Masson cherche Ć  comprendre comment ces jugements dits mĆ©tacognitifs sont en rĆ©alitĆ© des propriĆ©tĆ©s computationnelles fondamentales de ces reprĆ©sentations dynamiques mĆŖlant flux sensoriels et connaissances.

Une Ć©quipe interdisciplinaire mĆŖlant les niveaux dā€™approches

Lā€™Ć©quipe conduit ces travaux chez lā€™Homme et chez deux espĆØces de primate non-humains (singe macaque et marmoset). Elle combine des techniques de psychologie expĆ©rimentale et de neurosciences des comportements (psychophysique du mouvement visuel, oculomotricitĆ©) avec des approches physiologiques corrĆ©latives ou causales. Chez lā€™Homme, nous Ć©tudions les dynamiques neuronales grĆ¢ce Ć  des techniques non invasives dā€™imagerie (IRM 3T et 7T, EEG) et de perturbation (TMS). Chez le singe, nous combinons Ć©lectrophysiologie de masse (Ć©lectrode unique, en matrice ou laminaire) et perturbations rĆ©versibles (pharmacologie).