LA MACHINERIE NEURONALE DE LA VISION :
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LA MACHINERIE NEURONALE DE LA VISION : SELECTIVITE ET ARCHITECTURE FONCTIONELLE Guy A. Orban Chaire européenne 2006-2007 Cours 2 SELECTIVITE NEURONALE Cerveau = Circuits Enregistrements unitaires singe vigile Base neuronale du signal IRMf Reconnaissance + Molécules IRMf singe vigile IRMf humaine Homologies SELECTIVITE NEURONALE • Sélectivité neuronale détermine la capacité d’analyse du cerveau • Se traduit par la courbe d’accord, qui montre que le neurone ne répond pas à certaines valeurs du paramètre • Puissance de calcul du cerveau est basée sur les différentes (1) populations (2) de neurones sélectifs (3) • Jusqu’à présent la sélectivité ne se mesure que par les enregistrements unitaires SELECTIVITE NEURONALE SOMMAIRE COURS 2 1) Neurones de V1 sont sélectifs pour les paramètres de base : Orientation (noir-blanc, statique, monoculaire) Fréquence spatiale Longueur d’onde (couleur) Direction de translation (mouvement) Vitesse de translation Disparité (binoculaire) 2) Extrastrié : élaboration de la sélectivité d’un paramètre de base : Exemple : sélectivité pour la direction du ‘pattern’ dans MT/V5 3) Extrastrié : émergence de sélectivité pour attribut d’ordre supérieur : Exemple : sélectivité pour les composantes du flot optique dans MSTd 4) Architecture fonctionnelle : Organisation colonnaire : 1 : connections courtes : neurones qui doivent interagir (similaires) sont voisins 2 : contraintes de l’organisation rétinotopique V1 : orientation et dominance oculaire V2-V3 : orientation MT/V5 : direction Organisation en patch : 1 : connections courtes 2 : sans contraintes rétinotopiques MSTd : composantes flot optique Inféro-temporal SELECTIVITE NEURONALE : V1 A B SELECTIVITE NEURONALE : V1 A C B SELECTIVITE NEURONALE : V1 A B G.A. Orban et al, J. of Neurophys., ´79 SELECTIVITE NEURONALE : V1 A B E C F D A. Yazdanbakhsh and M.S. Livingstone, Nature Neurosci., ´06 SELECTIVITE NEURONALE : V1 Neurones ´Endstopped´ - Orientation préférée + + region terminale CR Points remarquables dans l´image + - - SELECTIVITE NEURONALE : V1 A couche 2/3 A B couche 4A B comparaison anesthésié vigile couche 4B position laminaire C couche 4Ca D non selectifs selectifs couche 4Cm E couche 4Cm F couche 5 G couche 5 H couche 6 I M. Gur et al, Cerebral Cortex, ´05 SELECTIVITE NEURONALE : V1 D. Xing et al, J. of Phys., ´04 SELECTIVITE NEURONALE : V1 anesthésié A vigile C B D ? Hawken et al. ´88 M. Gur et al, Cerebral Cortex, ´05 SELECTIVITE NEURONALE : V1 G.A. Orban et al, J. of Neurophys., ´86 SELECTIVITE NEURONALE : V1 A B N.J. Priebe et al, The JoNS., ´06 SELECTIVITE NEURONALE L’Ecorce visuelle extrastriée D. C. Van Essen et al, Science, ´92 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 A 95% des neurones B V.B. Mountcastle, Brain, vol. 120, ´97 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 A B Correlation (pattern) 90° Correlation (component) J.A. Movshon et al. ´85 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 A B V1 projection vers MT/V5 V1 MT/V5 J.A. Movshon and W.T. Newsome, The JoNS., ´96 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 Neurone MT/V5 sélectif pour la direction du pattern A C B NL - L - NL N. C. Rust et al, Nature Neurosci., ‘06 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 C.C. Pack and R.T. Born, Nature, ´01 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 A C B C.C. Pack and R.T. Born, Nature, ´01 SELECTIVITE NEURONALE : MT/V5 V1 MT/V5 A B couche 6 C D couche 4B SELECTIVITE NEURONALE : MSTd Neurone de MSTd sélectif pour une composante du flot optique : la rotation approximation par 8 translations B A sélectivité Tanaka and Saito, J. of Neurophys., ´89 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd A B CW rotation Expansion ACW rotation contraction L. Lagae et al, J. of Neurophys., ´94 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd MSTd MT/V5 A C B D L. Lagae et al, J. of Neurophys., ´94 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd Réponse neurone MSTd à des mixtures de composantes du flot optique: rotation constante et expansion variable Prédiction : calcul de la rotation CELL 4207 Observation : ressemblance avec rotation ( template matching) G.A. Orban et al, P.N.A.S., ´92 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd L. Lagae et al, J. of Neurophys., ´94 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd B.J. Geesaman et al, Cerebral Cortex, ´97 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd C.J. Duffy and R.H. Wurtz, The JoNS., ´95 SELECTIVITE NEURONALE : MSTd A B Y. Gu et al, The JoNS., ´06 SOMMAIRE COURS 2 1) Neurones de V1 sont sélectifs pour les paramètres de base : Orientation (noir-blanc, statique, monoculaire) Fréquence spatiale Longueur d’onde (couleur) Direction de translation (mouvement) Vitesse de translation Disparité (binoculaire) 2) Extrastrié : élaboration de la sélectivité d’un paramètre de base : Exemple : sélectivité pour la direction du ‘pattern’ dans MT/V5 3) Extrastrié : émergence de sélectivité pour attribut d’ordre supérieur : Exemple : sélectivité pour les composantes du flot optique dans MSTd 4) Architecture fonctionnelle : Organisation colonnaire : 1 : connections courtes : neurones qui doivent interagir(similaires) sont voisins 2 : contraintes de l’organisation rétinotopique V1 : orientation et dominance oculaire V2-V3 : orientation MT/V5 : direction Organisation en patch : 1 : connections courtes 2 : sans contraintes rétinotopiques MSTd : composantes flot optique Inféro-temporal
