Intégration spatiale et temporelle des disparités binoculaires chez le primate

Spatial and temporal integration of binocular disparity in the primate brain

• Auteur / Autrice : Yseult Héjja-Brichard
• Direction : Benoit Cottereau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences, comportement et cognition
• Date : Soutenance le 10/06/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Cerveau et Cognition (Toulouse ; 1993-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rétine

Macaque rhésus

Vision -- Chez les animaux

Mots clés libres

IRMf

Stéréopsie

Mouvement 3D

Perception des orientations

Horoptère

Primates non humains

FMRI

Stereopsis

Motion-in-depth

Slant perception

Horopter

Non-human primate

Résumé

Le système visuel du primate s'appuie sur les légères différences entre les deux projections rétiniennes pour percevoir la profondeur. Cependant, on ne sait pas exactement comment ces disparités binoculaires sont traitées et intégrées par le système nerveux. D'un côté, des enregistrements unitaires chez le macaque permettent d'avoir accès au codage neuronal de la disparité à un niveau local. De l'autre côté, la neuroimagerie fonctionnelle (IRMf) chez l'humain met en lumière les réseaux corticaux impliqués dans le traitement de la disparité à un niveau macroscopique mais chez une espèce différente. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d'utiliser la technique de l'IRMf chez le macaque pour permettre de faire le lien entre les enregistrements unitaires chez le macaque et les enregistrements IRMf chez l'humain. Cela, afin de pouvoir faire des comparaisons directes entre les deux espèces. Plus spécifiquement, nous nous sommes intéressés au traitement spatial et temporal des disparités binoculaires au niveau cortical mais aussi au niveau perceptif. En étudiant l'activité corticale en réponse au mouvement tridimensionnel (3D), nous avons pu montrer pour la première fois 1) qu'il existe un réseau dédié chez le macaque qui contient des aires allant au-delà du cluster MT et des aires environnantes et 2) qu'il y a des homologies avec le réseau trouvé chez l'humain en réponse à des stimuli similaires. Dans une deuxième étude, nous avons tenté d'établir un lien entre les biais perceptifs qui reflètent les régularités statistiques 3D ans l'environnement visuel et l'activité corticale. Nous nous sommes demandés si de tels biais existent et peuvent être reliés à des réponses spécifiques au niveau macroscopique. Nous avons trouvé de plus fortes activations pour le stimulus reflétant les statistiques naturelles chez un sujet, démontrant ainsi une possible influence des régularités spatiales sur l'activité corticale. Des analyses supplémentaires sont cependant nécessaires pour conclure de façon définitive. Néanmoins, nous avons pu confirmer de façon robuste l'existence d'un vaste réseau cortical répondant aux disparités corrélées chez le macaque. Pour finir, nous avons pu mesurer pour la première fois les points rétiniens correspondants au niveau du méridien vertical chez un sujet macaque qui réalisait une tâche comportementale (procédure à choix forcé). Nous avons pu comparer les résultats obtenus avec des données également collectées chez des participants humains avec le même protocole. Dans les différentes sections de discussion, nous montrons comment nos différents résultats ouvrent la voie à de nouvelles perspectives.

The primate visual system strongly relies on the small differences between the two retinal projections to perceive depth. However, it is not fully understood how those binocular disparities are computed and integrated by the nervous system. On the one hand, single-unit recordings in macaque give access to neuronal encoding of disparity at a very local level. On the other hand, functional neuroimaging (fMRI) studies in human shed light on the cortical networks involved in disparity processing at a macroscopic level but with a different species. In this thesis, we propose to use an fMRI approach in macaque to bridge the gap between single-unit and fMRI recordings conducted in the non-human and human primate brain, respectively, by allowing direct comparisons between the two species. More specifically, we focused on the temporal and spatial processing of binocular disparities at the cortical but also at the perceptual level. Investigating cortical activity in response to motion-in-depth, we could show for the first time that 1) there is a dedicated network in macaque that comprises areas beyond the MT cluster and its surroundings and that 2) there are homologies with the human network involved in processing very similar stimuli. In a second study, we tried to establish a link between perceptual biases that reflect statistical regularities in the three-dimensional visual environment and cortical activity, by investigating whether such biases exist and can be related to specific responses at a macroscopic level. We found stronger activity for the stimulus reflecting natural statistics in one subject, demonstrating a potential influence of spatial regularities on the cortical activity. Further work is needed to firmly conclude about such a link. Nonetheless, we robustly confirmed the existence of a vast cortical network responding to correlated disparities in the macaque brain. Finally, we could measure for the first time retinal corresponding points on the vertical meridian of a macaque subject performing a behavioural task (forced-choice procedure) and compare it to the data we also collected in several human observers with the very same protocol. In the discussion sections, we showed how these findings open the door to varied perspectives.