Connexions de rétroaction dans le traitement visuel chez les primates

Le système visuel des primates est un réseau super complexe qui traite les infos visuelles. Ce réseau commence dans la rétine, passe par le thalamus et arrive au cortex visuel primaire (V1). De V1, l'info se dirige vers d'autres zones du cerveau qui sont spécialisées dans la reconnaissance et la compréhension de stimuli visuels plus complexes.

Les chercheurs pensent souvent à ce processus comme une série d'étapes simples, où l'info passe d'une zone à l'autre de manière linéaire. Mais des études montrent que ce modèle de feedforward ne montre pas vraiment toute l'image. Les connexions de rétroaction, où l'info revient des zones visuelles supérieures vers les inférieures, jouent aussi un rôle crucial dans la façon dont on perçoit et interprète les infos visuelles.

Les connexions de rétroaction sont moins courantes que les connexions de feedforward, mais elles sont essentielles pour affiner notre traitement visuel. Même si ces connexions viennent de zones plus avancées dans le parcours visuel, elles sont super importantes pour la perception de tout, du mouvement à la reconnaissance d'objets.

#Aperçu de l'étude

Dans cette étude, les chercheurs ont examiné comment les zones visuelles dans le cerveau communiquent à travers des connexions de rétroaction. Ils se sont concentrés sur deux zones : la zone temporale moyenne (MT) et la zone temporale supérieure médiale (MST). Ces deux zones sont connues pour traiter le mouvement visuel.

Les chercheurs voulaient voir comment les connexions de rétroaction fonctionnaient dans ces zones et comment elles étaient liées aux stimuli visuels présentés. En enregistrant l'Activité neuronale dans les deux zones en même temps, ils espéraient mieux comprendre comment la rétroaction influence la perception visuelle.

#Méthodologie

Pour étudier l'activité neuronale, les chercheurs ont enregistré l'activité cérébrale de deux singes tout en présentant divers stimuli de mouvement visuel. Les singes étaient entraînés à fixer un point sur un écran, permettant aux chercheurs de surveiller leurs réponses neuronales quand différents mouvements visuels étaient montrés.

Les étapes clés de l'étude incluaient :

1. Enregistrement de l'activité neuronale : Des électrodes étaient placées dans les zones MT et MST pour capturer les signaux électriques produits par les neurones réagissant aux stimuli visuels.

2. Présentation des stimuli : Une variété de stimuli de mouvement était affichée sur l'écran. Ça incluait des translations, des spirales et des déformations. Chaque type de mouvement était présenté dans différentes directions et à divers endroits sur l'écran.

3. Analyse de la connectivité : Les chercheurs examinaient comment les neurones dans MT et MST communiquaient entre eux. Ils se concentraient sur les connexions qui montraient des corrélations significatives d'activité, indiquant que les neurones s'influençaient mutuellement.

4. Expériences de microstimulation : Pour explorer les effets de rétroaction, une stimulation électrique était appliquée à la zone MST tout en surveillant la zone MT. Cela permettait aux chercheurs de voir comment la stimulation de MST changeait l'activité dans MT.

#Connectivité fonctionnelle

Les chercheurs ont d'abord examiné à quel point les neurones dans les zones MT et MST étaient connectés. Ils ont mesuré dans quelle mesure l'activité d'un neurone pouvait prédire l'activité d'un autre neurone. La méthode utilisée pour évaluer la connectivité impliquait de comparer le timing des pics, ou les signaux électriques qui indiquent l'activité des neurones.

Une découverte clé était que beaucoup de connexions de rétroaction entre MST et MT étaient excitatrices, ce qui signifie qu'elles encourageaient l'activité des neurones. Cependant, les connexions de rétroaction excitatrices ne correspondaient pas toujours aux préférences visuelles des neurones connectés. En revanche, les connexions inhibitrices, qui suppriment l'activité, avaient tendance à lier des neurones avec différentes préférences visuelles.

Ce schéma suggère que le cerveau utilise des connexions de rétroaction pas seulement pour stimuler l'activité mais aussi pour la supprimer quand c'est nécessaire, selon le contexte visuel.

#Spécificités de la rétroaction

L'étude a aussi regardé comment les neurones dans MT réagissaient aux rétroactions de MST. Les chercheurs ont découvert que, bien que les connexions de rétroaction excitatrices soient fréquentes, les connexions de rétroaction inhibitrices étaient plus sélectives, se produisant principalement entre des neurones avec des préférences visuelles différentes.

Cette sélectivité signifie que, quand les neurones de MST envoient des signaux Inhibiteurs aux neurones de MT, ils ciblent probablement des neurones qui réagissent à différents types d'entrées visuelles. Ce mécanisme pourrait aider à affiner et améliorer la perception visuelle en filtrant les infos non pertinentes.

Dans un ensemble d'expériences séparées, les chercheurs ont appliqué une stimulation électrique à MST et ont observé comment cela affectait l'activité des neurones de MT. Ils ont trouvé que la microstimulation avait principalement un effet inhibiteur, particulièrement quand les stimuli visuels présentés étaient forts. Pour des stimuli plus faibles, la microstimulation pouvait même mener à une augmentation de l'activité des neurones de MT.

#Le rôle des stimuli de mouvement

Pour comprendre pleinement comment fonctionnent les connexions de rétroaction, les chercheurs ont aussi examiné comment différents types de stimuli de mouvement interagissaient avec les effets de rétroaction. Ils ont classé les stimuli visuels en fonction de la force de la réponse qu'ils suscitaient chez les neurones de MT. Les résultats ont montré une relation claire entre la force du stimulus visuel et le type d'effet de rétroaction observé.

Quand les neurones de MT étaient exposés à des stimuli visuels forts, la rétroaction de MST inhibait principalement leur activité. En revanche, avec des stimuli plus faibles, la rétroaction menait à une augmentation de l'activité. Ce passage de l'inhibition à l'excitation suggère que les mécanismes de rétroaction ne sont pas fixes ; au lieu de ça, ils s'adaptent selon le contexte fourni par l'entrée visuelle.

#Champs Réceptifs

Un autre aspect important de l'étude était l'examen des champs réceptifs, qui sont les zones spécifiques du champ visuel auxquelles les neurones réagissent. Les chercheurs ont évalué à quel point les champs réceptifs des neurones connectés se chevauchaient.

Ils ont découvert que les paires de neurones connectés par des rétroactions excitatrices avaient tendance à avoir des champs réceptifs plus similaires que ceux connectés par des rétroactions inhibitrices. Cela implique que les connexions de rétroaction excitatrices pourraient jouer un rôle dans le raffinement du traitement visuel en réduisant la redondance entre les neurones avec des champs réceptifs qui se chevauchent.

De plus, en analysant les champs réceptifs, les chercheurs ont découvert que les connexions de rétroaction inhibitrices étaient plus susceptibles de se produire entre des neurones ayant des préférences de champs réceptifs différentes. Cette relation souligne comment la rétroaction inhibitrice peut aider le système visuel à distinguer différents stimuli, contribuant à une perception plus nuancée.

#Conclusion

Les résultats de cette étude contribuent à notre compréhension de la façon dont le système visuel des primates traite les informations. L'interaction complexe entre les connexions de feedforward et de rétroaction est essentielle pour notre perception du mouvement et des objets.

Les connexions de rétroaction excitatrices peuvent renforcer des réponses visuelles spécifiques, tandis que les connexions de rétroaction inhibitrices offrent un moyen de filtrer les infos moins pertinentes, permettant une perception plus claire.

Dans l'ensemble, ces idées éclairent la nature dynamique du traitement visuel dans le cerveau et offrent une vision plus affinée de la façon dont différentes zones visuelles communiquent entre elles. Comprendre ces processus peut aider les chercheurs à développer de meilleurs modèles de perception visuelle et peut contribuer à des avancées dans le traitement des troubles visuels.