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BE Israël 93  >>  11/10/2013

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Biologie
Le traitement de l'information sensorielle débuterait déjà au niveau des organes sensoriels

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/74109.htm

Comment percevons-nous le monde qui nous entoure ? Vous avez certainement tous appris à l'école le mécanisme de la vision : les stimuli lumineux sont perçus par des photorécepteurs localisés dans la rétine, ces photorécepteurs transmettent cette information au cortex visuel qui se charge de nous retranscrire l'image perçue. Et la vision fut ! Un tel raisonnement peut être appliqué à tous les autres sens. Cependant, cette belle théorie de la perception semble être un peu trop simpliste. Elle ne parvient pas à expliquer de nombreux phénomènes comme la substitution sensorielle. C'est ce qui amené les chercheurs J. Kevin O'Regan et Alva Noë à développer la théorie des contingences sensorimotrices, théorie selon laquelle la perception serait un phénomène actif, permis par l'intégration entre données motrices et données sensorielles. Mais où commence cette intégration ? Au niveau du tronc cérébral ? Au niveau des aires corticales ? Une équipe de chercheurs israéliens, dirigée par le professeur Ehud Ahissar, a étudié la possibilité que cette intégration se produise déjà au niveau des organes sensoriels.


Doigts à l'oeuvre
Crédits : Brendan

Ratatouille : un modèle idéal de la perception active

Les chercheurs israéliens ont décidé d'étudier d'abord cette question chez... le rat. Ce choix peut paraître surprenant. Après tout, ce qui nous intéresse principalement, c'est la perception chez nous, les humains. Cependant, la majorité des chercheurs travaillant sur les mécanismes de la perception active utilisent ces rongeurs comme modèle d'étude. La raison ? Les rats ont une très mauvaise vue et s'orientent principalement à l'aide de leurs vibrisses, de longues moustaches mobiles situées de part et d'autre de leur museau. Contrairement aux mouvements oculaires, les mouvements de ces vibrisses peuvent être déterminés relativement aisément, et ce de manière entièrement automatisée. C'est cette caractéristique qui fait du système vibrissal un modèle idéal de la perception active.

Comment le rat perçoit-il à l'aide de ses vibrisses ?

Les vibrisses du rat sont dépourvues de tout récepteur sensoriel. Cependant, à la base de chaque vibrisse, dans le follicule, se trouvent plus de 2000 récepteurs. Si l'on sait que l'utilisation de ces vibrisses permet à l'animal de se faire une représentation précise de son environnement, le mécanisme exact reste à déterminer. Pour en savoir plus, le professeur Ehud Ahissar et son équipe ont cherché à déterminer la dynamique du contact entre les vibrisses et des objets.

Première expérience sur des rats anesthésiés

Pour cela, les chercheurs ont placé un objet à différents endroits près du museau de rats anesthésiés. Ils ont ensuite stimulé électriquement les nerfs moteurs des vibrisses. Ils ont ainsi trouvé quatre paramètres qui, combinés, permettent de déterminer avec précision la localisation de l'objet : la courbature globale de la vibrisse, la courbature à la base de la vibrisse, l'angle de la vibrisse par rapport au museau du rat ainsi que l'angle d'absorption (angle entre mouvement désiré et mouvement obtenu dû à la présence de l'objet). L'observation de follicules ouverts a montré une rigidité de la jonction follicule-vibrisse, donnant ainsi accès aux mécanorécepteurs du follicule à ces différents paramètres morphologiques. Ces résultats montrent donc une intégration pré-neuronale permise par la morphologie des vibrisses. Cependant, il faut garder à l'esprit que ces résultats ont été obtenus sur des animaux anesthésiés, donc dans des conditions très différentes de ce qui se passe dans des conditions normales. Pour palier ce biais, les chercheurs ont observé des rats réalisant une tâche de localisation.

Deuxième expérience sur des Ratatouilles mobiles

Des rats ont été entraînés à reconnaître la position relative de deux objets. Les chercheurs ont remarqué que les rats touchent les objets avec leurs vibrisses, de manière à permettre un codage morphologique et augmenter ainsi leur taux de réussite dans cette tâche de localisation.

Que nous apporte cette étude ?

Cette étude met en évidence un pré-traitement de l'information sensorielle permis par la morphologie des vibrisses du rat. En plus de nous renseigner sur le fonctionnement du système vibrissal, cette étude pourrait permettre de mieux comprendre le fonctionnement des autres systèmes sensoriels. En effet, tous les systèmes sensoriels connus reposent sur un mécanisme de perception active, que ce soit pour le toucher, avec les mouvements des doigts, ou pour la vision, avec nos yeux sont en perpétuel mouvement. La morphologie de nos doigts, de la rétine ainsi que les mouvements effectués déterminent les récepteurs activés. Il est donc tout à fait imaginable que la morphologie de ces organes sensoriels joue un rôle important de pré-traitement et d'intégration de l'information sensorielle.

Ces résultats présentent également un intérêt pour la robotique, où la problématique de la perception est primordiale. Cette étude pourrait inspirer la création de senseurs permettant un tel pré-traitement de l'information, et facilitant ainsi l'analyse des données sensorielles par le robot.

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Pour en savoir plus, contacts :

- Laboratoire du professeur Ehud Ahissar : http://www.weizmann.ac.il/neurobiology/labs/ahissar/
- La théorie des contingences sensori-motrices : http://nivea.psycho.univ-paris5.fr/
- Les vibrisses : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vibrisse

Code brève
ADIT :
74109

Sources :

- Bagdasarian K., Szwed M., Knutsen P.M., Deutsch D., Derdikman D., Pietr M., Simony E. & Ahissar E. (2013). Preneuronal morphological processing of object location by individual whiskers. Nature Neuroscience. 622-631 [16]. http://www.nature.com/neuro/journal/v16/n5/full/nn.3378.html
- "New Angle on Perception", Weizmann Wonder Wander, 12 juin 2013 - http://wis-wander.weizmann.ac.il/new-angle-on-perception#.Ug4P-8Xtq1E

Rédacteurs :

Coralie Ebert, Volontaire internationale chercheuse à l'Institut Weizmann

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Origine :

BE Israël numéro 93 (11/10/2013) - Ambassade de France en Israël / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/74109.htm
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