base neurale de la prise de décision en contexte statistique dans les sons complexes

par Jennifer Lawlor

Projet de thèse en Neurosciences

Sous la direction de Shihab Shamma.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris) , en partenariat avec LABORATOIRE DES SYSTÈMES PERCEPTIFS (laboratoire) et de École normale supérieure (Paris ; 1985-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Le cortex frontal est souvent impliqué dans la sélection et la représentation d'informations pertinentes durant le comportement. Les réponses neuronales du cortex frontal du furet engagé dans une action sont modulées par le comportement (behaviorally gated) et codent pour les stimul cibles (Fritz et al., 2010) au travers des modalités (audition/vision). Cela suggère une sélection de l'information dans des tâches où un furet doit catégoriser rapidement les références et les cibles. Cependant, dans un environnement plus écologique et encombré, les sons ne sont pas nécessairement présentés les uns après les autres. Les événements pertinents sont sont incorporés dans des flux acoustiques continus et leurs détection nécessite une mise à jour dynamique de la représentation du stimulus. Nous essayons de caractériser l'extraction de l'information sensorielle pertinente dans des stimuli continus complexes réalisées par les cortex sensoriels et les zones frontales. Pour répondre à cette question, nous avons entraîné des furets sur un paradigme de détection de changement où les animaux doivent surveiller en permanence un flux sonore stochastique et continu pour détecter des changements subtils dans les statistiques du son. Nous avons ensuite recueilli des données électrophysiologiques dans le cortex auditif primaire (A1) et le FC (dlFC / prémoteur) du furet durant le comportement. Les neurones A1 présentent une forte modulation liée au début du son mais que peu de modulations liées au changement, tandis que les neurones FC présentent une réponse augmentée des événements liés au changement Pendant le comportement, suggérant l'accumulation d'informations sensorielles. Ces réponses spécifiques des zones du cortex pour le son sont compatibles avec des enregistrements EEG réalisés chez l'humain sur une tâche similaire. Cela suggère un «gating» sensoriel dépendant du comportement conduisant à la prise de décision.

  • Titre traduit

    Neural basis of statistics-based decision-making in complex sounds


  • Résumé

    The frontal cortex is often associated with enhancement of relevant information for goal-directed behavior. Neuronal responses in the frontal cortex (FC) of the behaving ferret have been shown to be behaviorally gated and highly selective for target stimuli during auditory and visual discrimination tasks (Fritz et al., 2010). This suggests a selection of sensory information in tasks in which ferrets rapidly categorize reference and target tokens. However, in natural and cluttered environments, sounds are not necessarily presented in token-based sequences. Instead relevant events are embedded in continuous sound streams and their detection demands to dynamically update the representation of the incoming stimulus. Here, we attempt at characterizing the extraction of relevant sensory information in complex continuous stimuli performed by sensory cortices and frontal areas. To address this question, we trained ferrets on a change detection paradigm where animals have to constantly monitor a stochastic and continuous acoustic stream to detect subtle statistical changes. We then gathered electrophysiological data in the primary auditory (A1) cortex and the FC (dlFC/Premotor) of the behaving ferret. A1 neurons exhibited strong onset responses and reduced change-related discharges, whereas dlFC neurons presented an enhanced response to change-related events during behavior, possibly being the signature of accumulation of sensory evidence. These area-specific responses to sound are consistent with EEG recordings done in humans performing a similar task. All together this suggest a behaviordependent sensory 'gating' mechanism leading to decision making.