L'encodage de la topologie des réseaux sociaux dans le cerveau du singe

The encoding of social networks' topology in the monkey brain

• Auteur / Autrice : Haozhou Joyce
• Direction : Julia Sliwa
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau et de la moelle épinière
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Normal and Abnormal Motor Control: Movement Disorders and Experimental Therapeutics

Mots clés

Mots clés libres

Interaction sociale

Concepts sociaux

Topologie des réseaux sociaux

Primates non humains

Neurosciences sociales

Social interaction

Social concept

Social network topology

Non-human primates

Social neuroscience

Résumé

L'environnement social de la plupart des primates se caractérise par le niveau de structuration imbriqué de leur société, qui résulte des relations d'amitié, de parenté et de hiérarchie entre les individus. La topologie des réseaux sociaux des primates qui en résulte diffère de l'agrégation lâche de troupeaux ou d'essaims, à travers lesquels de nombreuses espèces adoptent un comportement social, et s'explique mieux par des variables topologiques telles que la centralité, la distance sociale ou les contraintes. Ces variables sont extraites spontanément par le cerveau humain, lors de la rencontre avec des individus ; et les humains représentent spontanément leur propre place au sein du groupe. En fait, l'évolution du cerveau des primates pourrait avoir été significativement influencée par la navigation dans des sociétés structurées et par la connaissance de leur propre place au sein du réseau. Pourtant, nous ne savons pas si les primates autres que les humains possèdent également une représentation neuronale de la structure de leur société et de leur position au sein de cette société. Notre première hypothèse est que dans le cerveau du singe rhésus, des zones homologues à celles de l'humain seront impliquées dans l'encodage des variables topologiques du réseau social, mais que la nature des variables encodées sera fonction de ce qui est le plus pertinent pour l'espèce. Des taches sur le visage et le corps ont été signalées chez les macaques depuis 1999, et ces taches étaient davantage activées par les vidéos d'interaction sociale, suggérant leur rôle dans la cognition et l'interaction sociales. Notre deuxième hypothèse est qu'il existera une relation entre les signaux neuronaux dans les taches sur le visage et le corps et la centralité et/ou la contrainte des individus au sein du réseau social. Pour rechercher des zones cérébrales non découvertes représentant la topologie des réseaux sociaux, 4 macaques seront entraînés et scannés plus en détail pour l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) tout en visionnant des extraits vidéo des 17 autres individus de leur ancien groupe social. Nous rechercherons des zones cérébrales codant différents concepts sociaux de la topologie des réseaux sociaux, en comparant la matrice de dissimilarité de représentation neuronale (RDM) dans chaque voxel cérébral grâce à l'IRMf aux RDM représentant les variables topologiques de distance sociale, de centralité et de contrainte, et aux RDM supplémentaires de parenté et de hiérarchie. Le résultat serait la découverte de régions cérébrales codant pour les variables de topologie des réseaux sociaux, et une discussion sur les similitudes et les singularités par rapport aux humains. Pour étudier le rôle des patchs faciaux et corporels dans la représentation des variables topologiques des réseaux sociaux, nous comparerons les signaux neuronaux de ces patchs aux variables topologiques (telles que la distance sociale, la centralité, etc.) pour voir s'il existe une relation. A la fin du projet, les résultats attendus seraient la découverte de l'endroit et de la manière dont la topologie des réseaux sociaux est calculée au niveau du réseau chez les macaques.

A landmark of most primates' social environment is the interlocked level of structuring of their society, resulting from relations of friendship, kinship, and hierarchy among their individuals. The resulting topology of primate's social networks, differs from the loose aggregation of herds or swarms, through which many species enact social behavior, and is better explained by topological variables such as centrality, social distance or constraints. These variables are extracted spontaneously by the human brain, when encountering individuals; and humans spontaneously represent their own place within the group. As a matter of fact, primate brain evolution might have been significantly influenced by navigation of structured societies and by knowledge of own place within the network. Yet we do not know if primates other than humans also possess a neural representation of their society's structure and of their position within this society. Our first hypothesize is that in the rhesus monkey brain, homologous areas to the human will be involved in encoding social network topological variables, but that the nature of variables encoded will be a function of what is most relevant to the species. Face and body patches have been reported in macaques since 1999, and these patches were more activated by the social interaction videos, suggesting their role in social cognition and interaction. Our second hypothesize is that there will be a relationship between the neuron signals in the face and body patches and the centrality and/or constraint of individuals within the social network. To search for undiscovered brain areas for representing social networks' topology, 4 macaques will be trained and further scanned for functional magnetic resonance imaging (fMRI) while viewing video-extracts of the other 17 individuals from their former social group. We will search for brain areas encoding different social concepts of the social networks' topology, by comparing neural Representational Dissimilarity Matrix (RDM) in each brain voxel through the fMRI scanning to RDMs representing topological variables of social distance, centrality and constraint, and additional RDMs of kinship and hierarchy. The output would be the discovery of brain regions coding for social networks topology variables, and a discussion on similarities and singularities compared to humans. To study the role of face patches and body patches in representing social network topological variables, we will compare neural signals from these patches to the topological variables (such as social distance, centrality, etc.) to see if there is a relationship. At the end of the project, the expected results would be the discovery of where and how social networks' topology is computed at the network level in macaques.