– MAPS

Les neurosciences computationnelles regroupent un ensemble de domaines scientifiques qui cherchent à identifier les mécanismes de calcul qui accompagnent le fonctionnement du système nerveux. Le thème qui fédère plus particulièrement le projet MAPS est la notion de « computation spatiale ». Notre projet vise en effet à réexaminer le rapport structure/fonction en tenant compte des contraintes de spatialité et de connectivité du substrat neuronal. Nous pensons que la prise en compte de ces contraintes est fondamentale pour la compréhension des processus intégrateurs à l'oeuvre, tant pour les mécanismes de perception que pour la préparation d'actions coordonnées. Nous estimons de plus que cette approche aura des répercussions importantes pour comprendre l'organisation fonctionnelle des circuits cérébraux impliqués dans ces tâches. - Sur la base de deux courants d'études fondamentales, respectivement liés à l'architecture et à l'apprentissage dans des cartes neuronales, nous proposerons de nouveaux principes de calcul neuronal. Ces principes seront confrontés aux données issues de l'étude de la propagation montante de l'information visuelle selon l'axe V2-MT-MST et de la propagation latérale particulièrement importante lors du mouvement d'une cible. Les cartes neuronales étudiées seront non seulement les cartes sensorielles corticales, mais aussi les cartes sous-corticales, en particulier celle que l'on trouve dans les couches profondes du colliculus supérieur pour le contrôle des mouvements d'orientation. - Pour permettre une analyse fine des apports de ce calcul neuronal pour la modélisation du vivant, l'étude sera menée à la fois au niveau de l'activité fréquentielle moyenne d'une population de neurones et au niveau de l'activité événementielle élémentaire du neurone individuel. Plus qu'une contrainte, nous pensons que relier ces deux niveaux de description sera un élément déterminant pour mieux comprendre les caractéristiques spatio-temporelles du calcul neuronal. - L' originalité de ce projet est de regrouper des chercheurs issus de trois domaines (informatique, neurosciences et psychologie expérimentale) pour lesquels l'étude commune d'un même sujet peut permettre l'avancement de leurs problématiques respectives. Chaque thématique sera impliquée à tous les stades du plan de travail, et la complémentarité scientifique des partenaires permettra d'y inclure des données et des contraintes aussi bien calculatoires que physiologiques ou encore comportementales. - Trois actions seront menées de front au cours des trois ans: - Première action : Etude des architectures neuronales et des chemins de propagation de l'activité. - Deuxième action : Mécanismes de plasticité synaptique et guidage de l'apprentissage des tâches par punition/récompense. - Troisième action : Confrontation de ces principes de calcul à trois tâches de modélisation du vivant: - (i) modélisation et études expérimentales du codage de l'amplitude saccadique et de processus adaptatifs; - (ii) modélisation et études expérimentales sur les relations entre les espaces visuels et oculo-moteurs; - (iii) modélisation sous la forme d'un système dynamique et étude expérimentale de la dissociation entre conscience perceptive et ajustements visuo-moteurs. - Les trois actions seront construites sur la base d'études bibliographiques portant aussi bien sur les modèles existants que sur les données biologiques et comportementales. Pour chaque action, nous prévoyons une première partie de 6 mois où tous les partenaires participeront au recensement des données expérimentales, physiologiques, des contraintes fonctionnelles et des modèles existants. Nous proposerons alors une étude critique sur le choix des mécanismes à intégrer, avec à la clé la production d'un document de synthèse bibliographique. - Pour la suite, sur chacune des actions de modélisation, un échelonnement progressif sera fait sur les thèmes introduits (traitement feed-forward, latéral puis feedback). En parallèle, plusieurs exp...