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InfƩrence et Comportements Visuels
L’équipe 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 l’homme et chez le singe.
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Les mouvements de nos yeux comme notre perception de l’environnement sont principalement dĆ©pendant de la capacitĆ© du systĆØme visuel Ć  extraire des informations sur la position et le mouvement des objets dans l’environnement. L’équipe 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). L’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.

L’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 d’un objet) et cognitives (nos connaissances a priori sur les trajectoires naturelles de cet objet. L’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 d’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 l’infĆ©rence dynamique et hiĆ©rarchique: L’information nĆ©cessaire pour le systĆØme oculomoteur est extraite Ć  travers plusieurs niveaux hiĆ©rarchiques d’infĆ©rence. Le premier niveau reprĆ©sente l’information visuelle pertinente (la position, la direction, la vitesse) Ć  partir d’évidences sensorielles ambiguĆ«s et de connaissances a priori sur les propriĆ©tĆ©s statistiques de l’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 l’environnement ou encore l’état du systĆØme oculomoteur.

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

Les mouvements oculaires d’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 où 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 l’homme le rĆ“le de ces structures dans l’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: l’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 l’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 s’imprime dans les reprĆ©sentations sensorielles et cognitives.

Perception, cognition et métacognition visuelle: une même dynamique computationnelle ?

Nos bougeons nos yeux pour prendre de l’information de faƧon active. Nous sommes Ć©galement capable d’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 d’approches

L’équipe conduit ces travaux chez l’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 l’Homme, nous Ć©tudions les dynamiques neuronales grĆ¢ce Ć  des techniques non invasives d’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).