Interactions sensorielles et cognitives dans le cortex de primates non humains – SensCogI

Interagir avec notre environnement nécessite de constamment analyser les informations sensorielles (du mode externe) en fonction de nos états cognitifs internes. Par exemple, lorsque nous cherchons une amie dans une foule, nous sélectionnons et analysons en priorité, via un mécanisme appelé attention sélective, les personnes ayant la même corpulence, la même taille ou encore la même couleur de cheveux. Cela est possible parce que nous sommes capables de générer et conserver en mémoire de travail une représentation de notre amie. Ainsi, nos états cognitifs (l'attention visuelle) interagi avec le système visuel et permet la comparaison des informations visuelles (ce que l'on regarde) et cognitives conservées en mémoire de travail (ce que l'on recherche).

Résoudre une telle tâche mobilise un grand nombre d'aires corticales et sous corticales. Par exemple, un grand nombre d’études ont montré le rôle prépondérant du cortex préfrontal (PFC) dans le contrôle des fonctions cognitives telles la mémoire de travail ou l'orientation de l'attention visuelle. Egalement, le cortex occipital est organisé en une succession d'aires corticales en charge d'extraire les informations sensorielles de stimuli visuels. J'ai également proposé, dans une série d'études récentes (Ibos & Freedman 2014, 2016, 2017; Freedman & Ibos 2018), q'une aire du cortex pariétal (l'aire intrapariétale latérale LIP) interfaçait ces deux réseaux corticaux et jouait un rôle fondamental dans la prise de décision comparative. Dans ce model, LIP intègre les informations ascendantes en provenance du cortex visuel (préalablement filtrées par l'attention sélective) et les informations cognitives descendantes relatives au stimulus contenu en mémoire de travail et en provenance du cortex préfrontal et les compare pour participer à la prise de décision. Ce cadre théorique novateur pose un grand nombre de questions qui nécessitent d’être examiné en détails.

Tout d'abord, nous ne comprenons toujours pas comment PFC (i) encode de manière dynamique les informations cognitives et (ii) cible et module, en fonction du contexte, les neurones du cortex visuel sélectifs aux traits recherchés. Ensuite, dans ce cadre théorique, LIP agit comme un receveur des modulations attentionnelles, alors que cette aire a été traditionnellement décrite comme un émetteur de ces signaux. Il est donc nécessaire de tester directement cette hypothèse qui a le potentiel de redéfinir complètement les fonctions associées au cortex pariétal. Enfin, il est important de définir les mécanismes neuronaux qui permettent à LIP (i) d’intégrer les signaux ascendants et descendants et (ii) de les comparer.

Pour répondre à ces questions, nous enregistrerons simultanément l’activité des neurones de PFC, LIP et V4 lors d'une tâche comportementale complexe qui permet de contrôler de manière paramétrique (i) l'information contenue en mémoire de travail et la nature des stimuli activement recherchés, (ii) le contenu visuel des stimuli regardés et (iii).les informations utilisées pour prendre une décision comparative. Nous associerons dans un second temps cette approche électrophysiologique à des manipulations causales qui nous permettront de tester directement le rôle de LIP dans l’intégration des informations sensorielles et de lever l’ambiguïté quant à son rôle supposé dans le contrôle de l'attention visuelle. Cette approche novatrice mettra en évidence comment des processus cognitifs sont supportés par les interactions de 3 centres corticaux majeurs. Cela nous permettra de mieux lier fonctions cognitives et cérébrales et de réinterpréter les déficits associées aux lésions cérébrales.