Representation neuronale des statistiques sensorimotrices naturelles dans le cortex visuel des mammifères: de la rumeur synaptique a la perception – NATSTATS

Ce projet est une collaboration interdisciplinaire entre trois laboratoires de Neurosciences Intégratives et Computationnelles (Lab1: UNIC à Gif-sur-Yvette; Lab2: INMC à Marseille et Lab3: CERCO à Toulouse) spécialisés dans une approche « bottom-up » du traitement de l'information visuelle et dans l'étude des liens entre perception bas-niveau et planification oculomotrice. Le thème central est d'identifier les statistiques spatio-temporelles de l'entrée rétinienne échantillonnée pendant une exploration oculomotrice de l'environnement qui correspondent à un codage informationnel optimal au niveau du cortex visuel primaire. Dans ce but, l'activité neuronale corticale (évoquée et de fond), enregistrée chez le chat et le singe, ainsi que les réponses oculomotrices et perceptives chez l'homme et le singe, seront comparées entre différents contextes visuels, allant de 1) stimuli éparses et de faible dimension (Dirac, barre orientée, réseaux), 2) des bruits d'éléments orientés (Gabor), 3) des scènes naturelles associées à une statistique spectrale en 1/f et 4) du bruit dense « blanc ». En parallèle, les effets de changements saccadiques dans le flux visuel seront étudiés chez le chat (saccades simulées) et chez le singe réalisant une tâche supervisée d'exploration visuelle.

Ces expériences devraient permettre la comparaison entre champs récepteurs corticaux « neuronaux » et « comportementaux » qui optimisent la détection de statistiques sensorimotrices naturelles. Nous testerons l'hypothèse que la réduction de l'activité des aires corticales visuelles primaires et la précision temporelle du codage neuronal sont optimisées pour des images naturelles explorées par des mouvements des yeux naturels.

Le plan de travail est organisé comme une série d'études collaboratives entre les trois laboratoires :
- 1) étude mécanistique de la genèse d'états corticaux à haute conductance et d'attracteurs dynamiques durant le traitement d'images naturelles, et leur impact sur les caractéristiques de gain entrée/sortie des neurones corticaux.
- 2) comparaison systématique des statistiques visuelles et de l'efficacité du codage neuronal dans le cortex de l'animal anesthésié et en comportement,
- 3) analyse des effets modulateurs (rétiniens et extrarétiniens) produits par l'activité oculomotrice sur le traitement en V1 chez le singe en comportement
- 4) comparaison des performances oculomotrices et perceptives chez l'Homme et le singe et cartographie des champs récepteurs comportementaux dans les différents contextes visuels
- 5) élaboration de modèles computationnels et de paradigmes psychophysiques de référence pour l'étude des mécanismes corticaux impliqués dans la perception bas-niveau (non attentive).

Ce projet interdisciplinaire s'attaque à une même question (le traitement cortical des images naturelles) en combinant des mesures multi-échelles (dans l'espace et dans le temps) en électrophysiologie, imagerie optique et en comportement.