Etude
théorique des modulations centre/pourtour des propriétés
des champs récepteurs du cortex visuel primaire: circuits,
dynamiques, et corrélats perceptifs.
Theoretical
study of center/surround modulations of V1 receptive fields:
circuits, dynamics and perceptual correlates
Directeurs
de thèse / Supervisors:
Yves Frégnac et Jean Lorenceau
Note:
Thesis in French without the papers (Download them separately)
Soutenue
le 26 Septembre 2002 devant le jury composé de:
Dr
Yves Frégnac |
Directeur
de thèse |
Dr
Jean Lorenceau |
Directeur
de thèse |
Dr
Yves Burnod |
Rapporteur |
Dr
Simon Thorpe |
Rapporteur |
Pr
Patrice Dégoulet |
Président
du Jury |
Pr
Michael Morgan |
Examinateur |
Pr
Anthony Norcia |
Examinateur |
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Résumé
Contrairement à ce
qui est souvent supposé, les neurones du cortex visuel
primaire (V1) ne sont pas insensibles à la stimulation du pourtour
de leur champ récepteur: si celle-ci n'est pas suffisante
pour entraîner des réponses significatives, elle conduit
très
fréquemment à une modulation facilitatrice ou suppressive
de la réponse au stimulus présenté dans le
champ récepteur.
L'observation
de ces phénomènes - les "modulations centre / pourtour"
- a conduit à une remise en cause de la notion de champ récepteur,
et à une réévaluation du rôle fonctionnel possible
de V1. En effet, la similarité de ces effets avec certains aspects
de la perception visuelle consciente suggère qu'ils pourraient
sous-tendre certains processus de segmentation et d'intégration
de contour, participant ainsi à la construction d'une analyse "globale"
de la scène visuelle.
L'origine
et le rôle fonctionnel de ces phénomènes restent cependant
peu compris.
Fondé sur des méthodes de modélisation mathématique
et de simulation informatique, le travail présenté dans
cette thèse a été réalisé en interaction
étroite avec les études psychophysiques et physiologiques
menées au sein de notre laboratoire, et cherche à les mettre
en relation. Après une revue des travaux physiologiques, anatomiques,
psychophysiques et théoriques relatifs aux modulations centre /
pourtour, nous nous intéressons principalement à deux questions:
- Quels
sont les circuits responsables de (la diversité de) ces effets
?
Nous cherchons à fournir des outils théoriques pour
évaluer les modèles existants, tenter de les réconcilier
au sein d'un même formalisme, et comprendre comment les diverses
caractéristiques spatiales des modulations centre/ pourtour
peuvent résulter des propriétés connues de l'architecture
de V1. Nous proposons que la diversité des comportements observés
expérimentalement résulte en partie des hétérogénéités
existantes dans la connectivité locale, en relation avec la
position du neurone considéré dans la carte d'orientation.
- Quelles
devraient être les conséquences des dynamiques de ces
effets sur les réponses neuronales et sur la perception visuelle?
Nous proposons que les modulations des dynamiques de l'intégration
des entrées ascendantes, induites par la propagation des entrées
synaptiques horizontales, soient à l'origine de certaines "illusions"
concernant la perception de la vitesse d'objets orientés. De
manière plus générale, nos résultats théoriques,
ainsi que les études psychophysiques et électrophysiologiques
réalisées, suggèrent que les réponses
des neurones de V1 et la perception des objets visuels dépendent
non seulement du contexte spatial, mais aussi du contexte temporel
dans lequel ces objets sont présentés. Ils prédisent
en outre que la présentation d'un objet visuel se traduit dans
le cortex par la propagation d'une "empreinte" spatiale
sous-liminaire de la famille de contours ou de trajectoires dans lesquels
cet objet pourrait être inscrit. Nous discutons la participation
possible de ce mécanisme à d'autres phénomènes
perceptifs et ses implications fonctionnelles pour l'analyse d'objets
statiques ou en mouvement.
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