Bases neurales de l'inférence causale lors de la perception multisensorielle – NeuroCIM

Notre perception de notre environnement est fondamentalement multisensorielle, basée sur la combinaison d'information sensorielle extrapersonnelle (visuelle, auditive) et en rapport avec notre propre corps (tactile, vestibulaire). Les données psychophysiques montrent que l'information multisensorielle améliore la perception en réduisant l’incertitude. Cela se traduit par une capacité accrue pour la détection et la discrimination des stimuli multisensoriels. Alors que l’on comprend de mieux en mieux comment le cerveau combine l’information multisensorielle, les bases neurales d'une spécialisation fonctionnelle (localisation, identité physique, affective ou sociale, valence, saillance…) au sein de ce réseau multisensoriel sont peu explorées à ce jour. La contribution fonctionnelle précise des influences modulatrices multisensorielles dans les cortex sensoriels précoces est également méconnue. En outre, la contribution du thalamus à ces signaux corticaux est à ce jour inexplorée. Enfin, pour refléter de manière adéquate le monde, le cerveau a besoin d'intégrer l'information multisensorielle associée à une même source tout en ségrégeant l’information provenant de différentes sources. Les modèles d’inférence causale bayesienne rendent bien compte des données comportementales en ce sens. Toutefois, les bases neurales précises de cette inférence causale sont encore méconnues. Ici, nous combinons IRMf et enregistrements neuronaux denses, chez le singe et chez l'homme, pour informer sur trois points principaux: (1) fournir une cartographie multisensorielle du thalamus et de sa connectivité fonctionnelle au cortex; (2) identifier les mécanismes neuronaux, corticaux et sous-corticaux par lesquels la fusion ou la ségrégation de source s’opère et est mis à jour dynamiquement; et (3) comprendre comment les mécanismes locaux et de longue portée par lesquels les connaissances a priori sont sélectionnés, sont mis à jour dynamiquement au niveau supérieur de la hiérarchie multisensorielle et biaisent les processus d'inférence causale et les processus d'intégration multisensorielles en aval. Nous procèderont à une approche multi-échelle chez les humains et les primates non-humains combinant l'imagerie fonctionnelle, la neurophysiologie et la modélisation. Cette approche multidisciplinaire permettra de décrire le réseau cortical ainsi que les calculs neuronaux spécifiques et les modulations à longue échelle qui sous-tendent les interactions multisensorielles et les processus d'inférence causale multisensorielles. Un aspect clé de ce projet est l’aspect comparatif, impliquant exactement les mêmes expériences chez le primate non humain et l'homme, une opportunité unique de fournir un lien fonctionnel entre les études humaines en EEG et IRMf et les études d'enregistrement de neurones unitaires chez le non primate humain et de définir précisément leur degré d'homologie fonctionnelle. Chez les deux espèces, (1) les réseaux d'intérêt, leur topographie fine et leur organisation fonctionnelle seront identifiés par IRMf et IRM de repos alors que (2) le flux directionnel de l'information et sa mise à jour dynamique seront étudiés en utilisant des méthodes de haute résolution temporelle: EEG chez les humains et enregistrements de neurones chez les primates non humains. Le projet NeuroCIM est un projet ambitieux à la croisée entre la physiologie sensorielle, l’étude des systèmes cognitifs et les interactions sensorimotrices. Ce projet est conçu pour comprendre les mécanismes sous-jacents à la perception multisensorielle et aura des applications directes dans le domaine de la plasticité corticale et de compensation sensorielle, avec des perspectives en termes de stratégies de réadaptation. Ce projet de recherche fondamentale devrait donc avoir d'importantes implications thérapeutiques, avec des liens étroits avec des questions de santé publique (troubles psychiatriques tels que l’autisme, déficits sensoriels et leur réadaptation).