L’équipe de Brice Bathellier combine des techniques avancées d’analyse et de modélisation à un large éventail d’approches expérimentales : imagerie calcique biphotonique, électrophysiologie multicanaux, optogénétique et analyse comportementale de la perception auditive. Les principaux projets de l’équipe incluent le décodage à grande échelle des représentations sonores dans le système auditif murin, le développement de méthodes optogénétiques pour générer des perceptions auditives par une activation ciblée des réseaux neuronaux centraux, et l’exploration du rôle perceptuel des connexions neuronales entre les aires cérébrales traitant différentes modalités sensorielles.
Projets
Opérations structurant la perception auditive
Le succès des réseaux d’apprentissage profond pour l’exécution de tâches perceptuelles complexes telles que la reconnaissance d’images ou de la parole a mis en évidence l’importance des opérations non-linéaires pour la construction de représentations invariantes des objets et signaux pertinents. Un projet en cours dans l’équipe vise à exploiter la puissance de l’imagerie biphotonique pour spécifier de manière détaillée les non-linéarités implémentées dans le système auditif. En combinaison avec des tâches comportementales, les chercheurs essaient d’identifier les opérations clés dans la formation de la perception sonore. Par exemple, ils ont récemment montré, dans le cortex auditif de souris, que des opérations non-linéaires permettaient de construire des représentations divergentes de variations opposées de l’intensité sonore, en accord avec la perception divergente de ces directions de variation chez l’homme.
Manipulation des représentations neuronales des sons
Au-delà du décryptage des modèles d’activité neuronale produits par la stimulation auditive, l’établissement de liens de causalité entre ces modèles et la perception constitue un défi majeur. Pour atteindre cet objectif, les chercheurs utilisent des méthodes de mise en forme de la lumière afin de générer des modèles d’activité dans le cortex et de tester si ces stimuli “auditifs” artificiels peuvent conduire à des comportements ou interférer avec les décisions perceptuelles.
Modèles d’apprentissage par renforcement pour des tâches de discrimination sensorielle
Les tâches de discrimination sensorielles sont essentielles pour comprendre comment les animaux perçoivent les stimuli externes. Mais de manière surprenante, chaque souris apprend ce type de tâche à son propre rythme et avec sa propre dynamique. L’équipe de Brice Bathellier a développé des modèles d’apprentissage par renforcement d’inspiration biologique, décrivant la manière dont les synapses transmettant l’information auditive aux centres de décision évoluent lors de l’association d’un son avec une décision comportementale. L’utilisation de ces modèles pour interpréter l’apprentissage de l’association d’un son à un comportement aide à comprendre quelles sont les causes de la variabilité interindividuelle face à l’apprentissage et aussi, quelles caractéristiques des représentations auditives ou, plus généralement sensorielles, sont importantes pour accélérer l’acquisition l’apprentissage.
Interactions multisensorielles dans le cortex
Le cortex est un vaste réseau de zones largement interconnectées, et le rôle de cette architecture récurrente est une question fondamentale pour la compréhension de la perception sensorielle. Des résultats récents montrent que les zones corticales dédiées aux modalités auditives ou visuelles sont fortement connectées. Les chercheurs ont commencé à caractériser avec précision les informations transmises par cette connexion et leur impact sur le traitement visuel. Ils ont montré, par exemple, que l’impact de cette connexion peut être négatif ou positif en fonction du contexte sensoriel : négatif dans l’obscurité lorsque la vision ne peut contribuer à expliciter les informations sonores et positif lorsqu’une information visuelle est disponible. Les chercheurs de l’équipe explorent aussi la manière dont les informations tactiles et olfactives sont combinées dans des circuits du cortex pour affiner et stabiliser la reconnaissance d’objet. Ils étudient aussi l’impact de ces deux modalités dans la perception auditive.
