Soutenance de thèse de Julien CORBO

La perception est le résultat d’un processus de reconstruction, qui semble faire appel à des inférences issues de connaissances sur l’organisation du monde pour résoudre les ambiguïtés inhérentes aux entrées sensorielles. Dans ce contexte, les illusions peuvent être vues comme l’application inadéquate d’inférences lors du traitement sensoriel, et offrent la possibilité d’étudier les règles de ce processus reconstructif, ainsi que leur implémentation dans le système nerveux. Plusieurs illusions tactiles spatiotemporelles suggèrent que le timing des stimulations cutanées dans une séquence modifie leur perception spatiale. S’ils sont assez proches dans l’espace, plus l’intervalle temporel entre deux stimuli est court, plus la distance perçue entre eux est court. A l’extrême, quand le délai est nul et que les deux stimuli sont présentés simultanément, on observe une perception fusionnée, unique et centrée entre les positions réelles des stimuli. Ainsi, le système de perception tactile semble utiliser le temps entre les stimuli pour estimer l’espace qui les sépare. Dans l’optique de comprendre comment cette règle perceptive est implémentée dans le système nerveux, on peut étudier la représentation des stimulations qui induisent ces illusions et tenter de mettre en évidence des distorsions spatiales ainsi que les mécanismes qui les sous-tendent. Des études basées sur des mesures hémodynamiques ont montré de telles distorsions de la représentation spatiale dans le cortex somesthésique primaire (S1), que ce soit pour l’application de stimuli délayés ou simultanées. Afin de compléter notre compréhension des phénomènes élémentaires qui provoquent ces modifications spatiales des entrées sensorielles, nous avons étudié la représentation de paires de stimuli cutanés, simultanés et avec un délai, dans le S1 de rats anesthésiés. Avec des enregistrements électrophysiologiques et d’imagerie optique extrinsèque, nous avons mis en évidence un phénomène de fusion corticale des entrées simultanées au bout des doigts. Dans le cas de stimuli délayés, nous avons observé des modifications des réponses au deuxième stimulus dépendantes de l’intervalle inter stimuli. Cette intégration spatiotemporelle ne semble pas contribuer directement au raccourcissement des distances perçues, mais pourrait favoriser les erreurs de localisation constatées lors de la perception des illusions. Ces travaux participent à un effort de compréhension des traitements perceptifs, et s’inscrivent dans la mise à jour relativement récente de notre conception des aires sensorielles primaires qui semblent participer activement à la construction de la perception.

Perception results from a reconstruction process, which relies on inferences drawn from knowledge about the world to disambiguate the imprecise sensory inputs. In this context, illusions can be seen as the inappropriate application of inferences during the sensory processing. They provide a tool to study the rules governing that reconstructive process and their implementation in the nervous system. Several tactile spatiotemporal illusions suggest that the timing of successive cutaneous stimulations modify the perception of their spatial location. If they are close enough in time and space, shorter inter-stimuli time intervals (ISI) lead to shorted perceived distances. To the extreme of this time-space relation, when the time interval is null and the stimuli are simultaneous, subjects report the merged perception of a unique and centered point of stimulation. Therefore, the tactile perceptual system seems to use the time separating two stimuli to compute their spatial distance. To understand the implementation of this perceptual rule, one can investigate the neural representation of the stimuli that elicit the illusory percept, looking for spatial distortions and their underlying mechanisms. Studies based on the measure of the hemodynamic responses have shown such distortions of the somatotopic representations in the primary somatosensory cortex (S1), for simultaneous and delayed stimulations. In order to enhance our understanding of the elementary phenomenon that underpins those spatial modification of the sensory inputs, we investigated the cortical representation of pairs of simultaneous and delayed cutaneous stimuli in the S1 of anesthetized rats. Using electrophysiological recordings and extrinsic optical imaging, we revealed the cortical merging of inputs from simultaneous digits stimulation. When the stimuli were delayed, we observed ISI-dependent modulations of the responses to the second stimulus. This spatiotemporal integration, that didn’t seem to contribute directly to a distance contraction effect, could however favor the mislocalization observed in illusory perception. This work participate in the effort of understanding the early sensory processing, and are inscribed in the relatively recent update of our view of the primary sensory areas, that seem to contribute actively to the building of perception.