Soutenance de thèse de HOLSTEIN Thomas
Titre de thèse
L'influence de l'agentivité sur le traitement sensoriel : le rôle des prédictions et de l'attention dans la perception visuelle
The influence of agency on sensory processing: the role of predictions and attention in visual perception
Résumé de la thèse
Le fait d'agir, accompagné par l'expérience subjective d'être l'auteur de ses actions et de leurs conséquences, est communément désigné sous le terme d'agentivité. A priori banale, l'agentivité constitue pourtant l'une des bases de la conscience de soi. En outre, la perception sensorielle est reconnue pour être modulée par l'agentivité. Un phénomène emblématique de cette modulation est l'atténuation sensorielle. Celle-ci renvoie au fait que les conséquences sensorielles d'une action intentionnelle sont perçues comme moins intenses que des stimuli identiques qui seraient produits par autrui ou par une machine. Cette atténuation peut se mesurer sur le plan neurophysiologique à travers une diminution des réponses sensorielles. Les théories du contrôle moteur expliquent cette influence grâce aux prédictions sensorielles inhérentes à notre propre action, qui annuleraient ou atténueraient le traitement des conséquences prédites de l'action. Cependant, l'hétérogénéité des effets rapportés dans la littérature amène à considérer des mécanismes alternatifs et d'autres facteurs d'influence, tels que les processus attentionnels.
En intégrant les cadres Bayésiens de la perception, cette thèse visait à mieux comprendre l'influence de l'agentivité sur le traitement sensoriel. Plus spécifiquement, l'objectif était d'examiner le rôle des prédictions sensorielles et de l'attention top-down dans le domaine visuel. Les prédictions sensorielles renvoient ici à la probabilité d'occurrence d'un évènement sensoriel, tandis que l'attention top-down reflète sa pertinence pour le but de l'agent.
Pour cela, nous avons mené cinq études expérimentales, certaines combinant des données comportementales et électroencéphalographiques (EEG). Sur le plan comportemental, les résultats indiquent que les prédictions sensorielles pertinentes vis-à-vis de la tâche, y compris lorsqu'elles sont issues d'une action intentionnelle, améliorent la sensibilité perceptive. Toutefois, cette facilitation perceptive n'est plus observée lorsque la sélection de l'action est imposée ou que le contexte expérimental rend les conséquences prédites de l'action peu informatives. Sur le plan neurophysiologique, les analyses univariées (ERP), multivariées (MVPA) et des modèles de diffusion suggèrent que les prédictions sensorielles et l'attention optimisent conjointement le traitement de l'information, au moins à des stades perceptifs tardifs. Dans l'ensemble, nos résultats soulignent l'importance de l'intention et de l'attention dans les modulations sensorielles associées à l'agentivité. Cette thèse contribue à la fois aux neurosciences cognitives et à l'ingénierie cognitive, en réponse aux enjeux posés par l'automatisation croissante des systèmes et à ses effets sur l'agentivité humaine.
Thesis resume
Acting with the subjective experience of being the author of one's actions and their consequences is commonly referred to as agency. Agency is one of the key aspects of self-consciousness. Moreover, sensory perception is known to be modulated by agency. A hallmark phenomenon of this modulation is sensory attenuation, which refers to the fact that self-generated sensory events are perceived as less intense than the same events when they are externally generated. This attenuation can be observed at the neurophysiological level through a reduction in sensory responses. Motor control theories account for this influence by invoking sensory predictions inherent to one's own actions, which would cancel or attenuate the processing of predicted action outcomes. However, the heterogeneity of effects reported in the literature calls for the consideration of alternative mechanisms and additional factors, such as attentional processes.
By integrating Bayesian frameworks of perception, this thesis aimed to achieve a better understanding of the influence of agency on sensory processing. Specifically, the aim of this thesis was to examine the respective roles of sensory predictions and top-down attention in the visual domain. Here, sensory predictions refer to the probability that a sensory event occurs, whereas top-down attention reflects its relevance to the agent's goal.
To this end, we conducted five experimental studies, some of which combined behavioral and electroencephalographic (EEG) data. At the behavioral level, the results indicate that task-relevant sensory predictions, including those generated by intentional actions, enhance perceptual sensitivity. However, this perceptual facilitation is no longer observed when action selection is externally imposed or when the experimental context makes the predicted action outcomes minimally informative. At the neurophysiological level, univariate (ERP) and multivariate (MVPA) analyses and drift diffusion modelling suggest that sensory predictions and attention jointly optimize information processing, at least at late perceptual stages. Overall, our findings highlight the critical roles of intention and attention in sensory modulations related to agency. This thesis contributes to both cognitive neuroscience and cognitive engineering, addressing the challenges posed by the increasing automation of systems and its impact on human agency.