Connectivité latérale : propagation d’une croyance de réseau et états hallucinatoires dans le cortex visuel primaire

Lateral connectivity : propagation of network belief and hallucinatory-like states in the primary visual cortex

• Auteur / Autrice : Benoît Le Bec
• Direction : Yves Frégnac, Marc Pananceau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neuroscience cognitive
• Date : Soutenance le 03/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de Neurosciences Information et complexité (UNIC)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Charpier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Edeline
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rufin VanRullen, Laurent Perrinet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oscillations

Perception visuelle

Connectivité fonctionnelle

Aire visuelle

Mots clés libres

Forme

Mouvement

Prédiction

Cortex visuel primaire

Connectivité latérale

Neurogéométrie

Oscillations

Form

Motion

Prediction

Primary visual cortex

Lateral connectivity

Neurogeometry

Oscillations

Résumé

Dans le cortex visuel primaire (V1), nous avons examiné l’impact fonctionnel de séquences de mouvement apparent centripète provenant de la périphérie lointaine et convergeant vers le champ récepteur de cellules corticales le long de leur axe d’orientation préféré. A haute vitesse saccadique, la congruence anisotrope de stimuli élémentaires composants un mouvement cohérent est cruciale dans la diffusion et l’intégration latérale d’information contextuelle. Au niveau électrophysiologique, ces résultats correspondent à une avance de latence et à un gain d’amplitude des réponses sous et supraliminaires, indiquant l’existence d’un champ d’association dynamique où forme et mouvement sont liés dès V1. Restreindre le mouvement apparent à la périphérie silencieuse résulte en une invasion du champ récepteur par une activité prédictive. Celle-ci suggère l'existence d'un mécanisme de diffusion latérale propre à V1 permettant de résoudre le problème d’extrapolation du mouvement. Deuxièmement, nous postulons que les hallucinations géométriques reflètent une opposition spatiale longue distance de la connectivité horizontale qui structure l'organisation de l'activité spontanée de V1, s'exprimant au travers d'un modèle d'intéractions entre hypercolonnes. Nous avons créé des stimuli visuels dans lesquels la perturbation par un bruit en 1/fα d'un réseau fortement adapté à des inducteurs géométriques induit la perception de planforms opposés. Nos résultats suggèrent que ces percepts dynamiques correspondent à la propagation de vagues d'activités détectables au niveau de cellules de V1 sous la forme d'oscillations compatibles avec la géométrie locale et la dynamique des percepts.

In the primary visual cortex (V1), we examined the functional impact of centripetal apparent motion sequences originating from the far periphery and converging towards the receptive field of cortical cells along their preferred orientation axis. At high saccadic speed, the anisotropic congruency of elementary stimuli composing a coherent motion is crucial in the diffusion and lateral integration of contextual information. At the electrophysiological level, those results correspond to a latency advance and an amplitude gain of sub and suprathreshold responses, indicating the existence of a dynamic association field where form and motion are already bound in V1. Restricting the apparent motion to the silent periphery result in an invasion of the receptive field by predictive activity. This latter suggests the existence of a mechanism of lateral diffusion intrinsic to V1 that allows to solve the motion extrapolation problem. Second, we posit that geometric hallucinations reflect a long-distance spatial opponency of horizontal connectivity that structure the self organization of V1 ongoing activity, expressing itself through a model of interacting hypercolumns resulting in the formation of neural stripes on V1 surface. We designed visual stimuli in which perturbation by a 1/fα noise of a network highly adapted to geometric inducers result in perception of opponent planforms. Our results suggest that those dynamic percepts correspond to propagating waves of synaptic activity that are detectable at the level of V1 cells under the form of oscillations compatible with the local geometry and the dynamic of the induced percepts.