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113 | 2014
Annuaire du Collège de France 2012-2013
Résumé des cours et travaux 113e année
Équipes accueillies

Laboratoire de physiologie de la perception et de l’action

UMR 7152 CNRS-Collège de France (CIRB)
Sidney Wiener
p. 934-937

Texte intégral

   

Responsable : Sidney Wiener

Recherche

Handicap visuel et plasticité corticale

Équipe : Chantal Milleret, Jérôme Ribot, Alexej Grantyn, Emmanuel Bui Quoc, Yonane Aushana, Cynthia Lions, Sarah Cattan, Benjamin Cohen-L’Hyver, Timothé Coulais

1Nos recherches portent sur le rôle du cortex visuel primaire dans l’élaboration de la perception sensorielle chez le mammifère, après une vision normale ou un handicap visuel. L’étude résumée ici concerne plus particulièrement le rôle du cortex visuel primaire dans la perception des fréquences spatiales chez le mammifère supérieur adulte à vision normale. Ces fréquences, des plus basses aux plus hautes, qui sont la base neurale de l’acuité visuelle, permettent de percevoir les contours et les détails présents au sein de la scène visuelle. Contrairement aux autres attributs de la scène visuelle telle l’orientation ou la direction de mouvement, une longue controverse a concerné une éventuelle représentation organisée de la fréquence spatiale au niveau du cortex visuel primaire. Nous avons réexaminé ici cette question importante en utilisant l’imagerie optique, ainsi qu’une nouvelle méthode d’acquisition permettant de stimuler le cortex visuel primaire avec une très large gamme de fréquences spatiales, par pas de 0,2 octave. Nous démontrons que des « cartes » de fréquences spatiales organisées existent indubitablement au niveau du cortex visuel primaire, dans V1, V2 et la zone de transition V1/V2 (TZ). Des caractéristiques propres ont même été identifiées dans chacune de ces régions. Par exemple, un gradient de fréquences spatiales plus « abrupt » qu’ailleurs, impliquant à la fois la voie rétino-géniculo-corticale et le corps calleux, a été identifié au niveau de TZ. La modélisation des données nous conduit en outre à la conclusion selon laquelle ces cartes de fréquences spatiales sont élaborées en impliquant au moins trois « canaux » géniculo-corticaux de fréquences spatiales différents : le canal X excitateur dans V1, le canal Y excitateur dans V2 et, plus original, un troisième canal ignoré jusqu’alors, supposé correspondre à un sous-type de cellules Y, qui exerce quant à lui une action inhibitrice simultanément au niveau de V1 et V2.

Approche probabiliste et perception active

Équipe : Jacques Droulez, Alain Berthoz, Pierre Bessière, Daniel Bennequin, Guillaume Thibault, Jean-Luc Petit, Colas Authié, Bérangère Thirioux, Laurent Dolle, Steve N’Guyen, Gabriel Synnaeve

2Nous étudions les interactions sensori-motrices dans différentes tâches comportementales telles que la perception du mouvement propre, le rôle du regard et de la stabilisation de la tête dans la locomotion, l’apprentissage et le rôle de l’action dans la mémoire spatiale. Les études expérimentales chez l’homme sont complétées par une modélisation probabiliste et l’implémentation sur des robots humanoïdes de certains de ces modèles. Ces recherches ont été menées dans le cadre de plusieurs programmes européens et nationaux, notamment CLONS, dont l’objectif est la mise au point d’implants vestibulaires, et ROBOSOM qui a pour but l’intégration dans un robot humanoïde de plusieurs stratégies de contrôle de l’équilibre et de la locomotion inspirées du comportement humain. Nous avons également poursuivi l’étude de la mémorisation des environnements tridimensionnels dans le cadre d’une coopération avec EDF. La modélisation probabiliste est également un axe important de notre recherche ; nous l’avons appliqué à plusieurs comportements sensori-moteurs, tels que la production de la parole, le rétablissement de l’équilibre ou la navigation.

Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire

Équipe : Michaël Zugaro, Anne Cei, Céline Drieu, Marie Goutierre, Nicolas Maingret

3Pour étudier les bases cérébrales de la formation de la mémoire et de son stockage à long terme, nous enregistrons l’activité d’ensembles de neurones chez des rats en comportement. Nos travaux testent l’hypothèse théorique que les traces mnésiques sont initialement formées dans l’hippocampe puis progressivement transférées vers le cortex pour un stockage à long terme (« consolidation »).

4Un premier volet consiste à étudier les mécanismes de formation de ces traces. Pendant l’exploration, les neurones hippocampiques codent la position de l’animal dans l’environnement, et l’on voit apparaître des séquences d’activité extrêmement rapides (environ 100 ms) qui décrivent à chaque instant la trajectoire en cours : ces séquences indiquent dans l’ordre les lieux déjà visités, la position actuelle, et la trajectoire future – il s’agit donc peut-être d’une forme primitive de mémoire épisodique (mémoire des faits vécus dans leur contexte spatial et temporel). Pour tester les modèles computationnels de la formation de ces séquences, nous avons perturbé le fonctionnement du système hippocampique en transportant des rats en marche arrière. Les rats parcouraient donc les mêmes lieux mais en ordre inverse. Nos résultats montrent que l’hippocampe s’adapte parfaitement à ces conditions atypiques et contredisent presque tous les modèles, ce qui indique que nous devons repenser les mécanismes permettant à l’hippocampe de générer ces séquences.

5Un second volet concerne le stockage à long terme des traces mnésiques. En effet, les séquences d’activité sont spontanément réactivées pendant le sommeil, et nous avons récemment montré qu’interférer très sélectivement avec ce processus avait des effets délétères sur la consolidation. Mais le rôle du cortex restait à démontrer. Nous avons donc développé un protocole expérimental qui permet d’augmenter dynamiquement le couplage entre hippocampe et cortex pendant la réactivation des séquences au cours du sommeil, et nos résultats préliminaires indiquent que cette intervention induit une amélioration drastique des performances de mémoire.

Mémoire spatiale et navigation

Équipe : Sidney Wiener, Ana Biondi, Julien Catanese, Hongying Gao, Soufiane Haddani, Virginie Oberto, Susan Sara

6Nous avons entrepris d’examiner le rôle du flux optique en utilisant comme stimulus une constellation de points lumineux en rotation pendant des durées prolongées. Des rats ont été placés sur une petite plate-forme au centre d’un vaste rideau cylindrique noir. Un planétarium simplifié (une petite sphère opaque percée de nombreux orifices) fournissait la stimulation nécessaire. Ce champ tournait à basse vitesse et pouvait induire une sensation de rotation chez les sujets (effet appelé « vection »). Notre hypothèse de travail était que le flux optique pouvait mettre à jour les représentations spatiales et cette expérience visait à le démontrer sur la base des réponses des cellules sélectives pour l’orientation de la tête, enregistrées au niveau du thalamus antérodorsal. Ceci nous donnait l’opportunité de stimuler le système vestibulaire sans affecter les récepteurs proprioceptifs. En effet, cette expérience met l’animal dans une situation de conflit sensoriel – les entrées visuelles signalent un déplacement alors que les autres récepteurs idiothétiques sont silencieux. Les résultats montrent que les stimulations optocinétiques provoquent un décalage progressif des directions préférées. De plus, après la fin de la stimulation, les directions préférées souvent continuent à dériver dans un sens ou l’autre afin de revenir à la direction initiale par le chemin le plus court.

Publications

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Pour citer cet article

Référence papier

Cours et travaux du Collège de France. Annuaire 113e année, Collège de France, Paris, avril 2014, p. 934-937. ISBN 978-2-7226-0329-5

Référence électronique

Sidney Wiener, « Laboratoire de physiologie de la perception et de l’action », L’annuaire du Collège de France [En ligne], 113 | 2014, mis en ligne le 15 août 2014, consulté le 23 mai 2018. URL : http://journals.openedition.org/annuaire-cdf/2698

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Sidney Wiener

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