Soutenance de thèse de GIANCANI Salvatore

Résumé de la thèse

Cette thèse examine comment le cortex visuel encode les stimuli en mouvement et comment ces représentations neuronales sont liées au comportement perceptif et vi-suomoteur. À l'aide d'une approche multi-échelle combinant l'imagerie par colorant sensible au potentiel à l'échelle mésoscopique chez des macaques éveillés et la psycho-physique chez l'humain, j'étudie comment la dynamique des populations corticales fa-çonne l'estimation de la position d'un objet en mouvement.
Ce travail fait le lien entre trois niveaux d'analyse : les défis computationnels de la per-ception du mouvement, les solutions algorithmiques sous-tendues par les circuits neu-ronaux et la mise en œuvre biologique dans les cartes corticales rétinotopiques. Deux études complémentaires constituent le fondement de cette thèse. Tout d'abord, je dé-montre que l'effet flash-lag, une erreur de localisation systématique où les objets en mouvement apparaissent devant des stimuli flashés brièvement, est fortement modulé par l'architecture rétinotopique des cortex visuels primaires. Grâce à des mesures psy-chophysiques systématiques dans différentes sous-régions de la vision centrale, je montre que l'ampleur de l'illusion dépend de l'excentricité et est considérablement ré-duite lorsque la trajectoire du mouvement traverse le méridien vertical, où les con-nexions interhémisphériques du corps calleux remplacent les voies horizontales intra-corticales. Ces résultats soutiennent l'hypothèse de la propagation dans la carte rétino-topique, qui postule que l'activité anticipatrice se propageant à travers la connectivité horizontale de V1 sous-tend l'anticipation du mouvement visuel et en particulier les il-lusions d'estimation de position pour des objets en mouvement.
Deuxièmement, en combinant des enregistrements corticaux à l'échelle mésoscopique chez des macaques avec des mesures comportementales chez l'homme, je révèle que les séquences de mouvement apparent à longue distance génèrent des réponses asymé-triques de la population dans V1, caractérisées à la fois par un pic d'activité en retard par rapport à la position du stimulus et par un front d'onde se propageant vers l'avant de cette position. Ces deux signatures spatiales sont proportionnelles à la longueur de la trajectoire et au nombre de points, et résultent d'interactions non linéaires de suppres-sion et de facilitation au sein des circuits intracorticaux. Nos données montrent que les observateurs humains présentent une asymétrie similaire : les mouvements oculaires saccadiques sont dirigées vers des positions qui sont en retard par rapport au point fi-nal du mouvement, reflétant le pic d'activité corticale, tandis que les jugements percep-tifs montrent des biais vers l'avant, cohérents avec le front d'onde cortical. Nous propo-sons que la perception et l'action reposent sur des lectures distinctes du même code de population V1 distribué.
Ensemble, ces résultats établissent que le V1 ne code pas une seule représentation « vé-ridique » de la position pendant le mouvement, mais génère plutôt un profil spatial étendu, dépendant du contexte, façonné par la connectivité horizontale, la magnification retino- corticale et les discontinuités de la carte. L'architecture fonctionnelle du cortex visuel précoce, son organisation rétinotopique, ses gradients de magnification et ses li-mites anatomiques, contraignent la manière dont les signaux de mouvement sont inté-grés et finalement lus par les systèmes en aval. Ce travail fournit une explication méca-nistique reliant la dynamique corticale à l'échelle mésoscopique à la fois à la géométrie de la perception visuelle et à la précision de l'action guidée visuellement, démontrant que la compréhension du mouvement visuel nécessite l'intégration de l'implémentation neuronale, du calcul de population et du résultat comportemental dans un cadre unifié.