Expectation, Exploration et Exploitation dans la Vision active – Vision-3E

La perception est essentiellement un processus de décision, par lequel notre cerveau doit traiter de multiples éléments incertains et souvent ambigus de l'entrée sensorielle pour donner un sens au monde. Cela est particulièrement évident avec les stimuli visuels ambigus et multistables, où plusieurs interprétations (percepts) sont possibles pour un seul stimulus physique. Dans ces conditions, les observateurs humains alternent spontanément entre les percepts possibles à des moments imprévisibles. Depuis des décennies ce phénomène intrigue les spécialistes du cerveau et les philosophes, qui se sont penchés sur des questions telles que "Qu'est-ce qui pousse notre cerveau à passer à un nouveau percept ?", "Quels facteurs, entre l'expérience de l'observateur, sa volonté consciente ou ses comportements appris, peuvent favoriser ou entraver la multistabilité perceptive ?".
Une autre propriété importante du traitement visuel humain est qu'il est fortement non uniforme, ce qui signifie que seule la partie centrale de l'image projetée sur l'œil, atteignant la fovéa, est traitée avec une haute résolution. Par conséquent, une analyse fiable de l'entrée sensorielle nécessite un échantillonnage séquentiel de l'information, qui est réalisé avec des mouvements oculaires incessants : nous appelons cela la vision active.
Vision-3E repose sur l'hypothèse que la perception visuelle résulte d'une boucle fonctionnelle dynamique, qui se compose de trois éléments majeurs : les Prior sur le monde physique (Expectation), l'Exploration de l'évidence sensorielle, et l'Exploitation (ou monitoring) de l'information combinée résultant d’Expectation et Exploration, pour construire ou mettre à jour une perception stable du monde. Plutôt qu'une simple construction de type feed-forward, nous supposons des connexions entièrement récurrentes, puisque, par exemple, l'activité liée à la perception se projette sur les premiers niveaux du traitement sensoriel, conduisant à son tour à un filtrage plus ciblé de l'évidence sensorielle.
Notre objectif est de collecter des données comportementales et physiologiques sur ces trois fonctions clés – les 3E - afin de mieux comprendre et modéliser leur interaction. Nous partons également du principe que les mouvements oculaires participent activement à la boucle fonctionnelle.
Nous utiliserons de multiples techniques (psychophysique visuelle, suivi oculaire, EEG, neurostimulation guidée par IRMf) avec des plans expérimentaux innovants, ainsi que la modélisation, pour parvenir à une compréhension complète de la prise de décision visuelle active. Nous nous concentrerons sur le cadre particulier de la perception multistable, mais nous exploiterons la synergie du consortium pour pouvoir généraliser les résultats et les interprétations à travers différents stimuli visuels ambigus et différentes manipulations expérimentales. L'originalité de Vision-3E est triple : Premièrement, le rôle des mouvements oculaires dans les décisions perceptives sera étudié en profondeur (y compris par des expériences interventionnelles les perturbant sélectivement). Deuxièmement, nous intégrerons un modèle dynamique des décisions séquentielles conduisant à des inversions de percepts dans le cadre théorique stationnaire de la multistabilité. Troisièmement, nous extrairons (offline, puis online) des marqueurs oculomoteurs et EEG qui irons nourrir le modèle, et nous testerons finalement son pouvoir de prédiction (offline, puis online) des changements de perception à venir. La stimulation en ligne en boucle fermée, impliquant un calcul rapide sur la chaîne EEG-modèle-TMS est le développement le plus ambitieux et risqué du projet.
La faisabilité et le succès du plan de travail sont garantis par la forte attitude collaborative et l'expertise complémentaire des membres du consortium, répartis dans cinq laboratoires et trois sites, tous dotés d'un équipement de pointe.