A LA UNE
Premier volet de la série d'expéditions "Adaptation" : suivre et tester un homme seul.
L'expédition
Adaptation 4x30 est une expédition unique au monde : les traversées successives des 4 milieux les plus difficiles de la planète -
le désert Dasht-e-Lut en Iran (chaud et sec), les canaux de Magellan au Chili (froid et humide), la forêt amazonienne au Brésil
(chaud et humide) et la Sibérie orientale en Russie (froid et sec) - pendant de longs séjours (30 jours), pour mieux comprendre
les capacités cognitives et physiologiques d’adaptation de l’être humain aux conditions extrêmes. Cette expédition est menée par l
'explorateur Christian Clot, en partenariat avec plusieurs laboratoires et une équipe de recherche dirigée par Etienne Koechlin,
directeur du Laboratoire de Neurosciences Cognitives (LNC). Etienne Koechlin est épaulé par Margaux Romand Monnier, doctorante au DEC,
et Katia Dauchot, neurobiologiste.
L'objectif scientifique
L'objectif est d'étudier comment le cerveau humain et les fonctions cognitives associées s’adaptent à l’environnement dans lequel
l’individu vit. "On connaît en effet très peu l’influence des facteurs environnementaux sur la physiologie cérébrale et la cognition
humaine, alors qu’à l’avenir, ces facteurs vont probablement changer fortement et que les hommes seront vraisemblablement conduits
à explorer et vivre dans des environnements plus sévères", explique Etienne Koechlin. "L’étude portera sur les fonctions exécutives
associées aux lobes frontaux, à savoir les fonctions de jugement et de prise de décision dans leur dimension à la fois cognitive,
émotionnelle et sociale."
La méthodologie
La première partie du projet consiste à suivre et tester un homme seul, Christian Clot, avant de tester l’année prochaine un groupe
d’une vingtaine d’individus dans les mêmes conditions. « Les adaptations physiologiques du cerveau seront étudiées par des examens
d’imagerie précédant et suivant chacun de ces séjours. Des tests comportementaux seront effectués avant et après mais aussi in situ
tout au long des séjours. Les liens entre les adaptations physiologiques, structurales et fonctionnelles seront analysés pour comprendre
les mécanismes adaptatifs neuronaux déterminant l’adaptation des fonctions exécutives et les changements comportementaux observés.
Nous étudierons également comment ces adaptations varient à travers les individus, notamment en fonction du genre (homme/femme et de
la position occupée dans le groupe. »
Première traversée : Le désert du Lut en Iran
C'est dans le désert du Lut en Iran que Christian Clot a effectué sa première traversée. Une traversée de 500 km, dans l’endroit le plus chaud et le plus sec sur terre. Pendant trois jours, il a progressé dans le désert en compagnie d’une partie de l’équipe scientifique dont Etienne Koechlin (LNC) pour ensuite évoluer totalement seul.
Christian Clot a été confronté à des conditions extrêmes : jusqu’à +57°C de température (+70°C au sol), moins de 3% d’humidité, des vents chauds très violents avec
des déplacements de cailloux, un terrain difficile et changeant. Il s’est déplacé en tirant un chariot supportant une charge de 150 kilos : le matériel destiné aux travaux scientifiques effectués sur le terrain, de la nourriture et de l'eau.
"C'est assez violent, c'est assez rare que l'on vive ce genre de température et ça crée des questions sur nos limites personnelles en tant qu'humain", explique-t-il dans l'émission de Marc-Olivier Fogiel sur RTL le 13 séptembre dernier.
"On ne rentre dans ce genre de désert comme ça, on doit trouver une manière d'évoluer. On se rend compte que l'on est très démuni", explique-t-il. "Mais petit à petit, et c'est ça l’adaptation que l'on cherche à comprendre, on trouve sa place, sa manière de faire".
De 10h à 17h, il se couchait dans un abri, sans rien faire, attendant que les températures baissent. "Je n'avais que 2% d'humidité".
A son retour en France, Christian Clot a suivi les protocoles d’imagerie par
résonance magnétique (IRM). Les différents protocoles scientifiques de terrain ont été analysés
et éventuellement modifiés pour correspondre au mieux aux problématiques terrains de la mission.
Depuis quelques jours, il se trouve dans la région la plus froide et humide du globe : les canaux marins de Patagonie. Pendant 30 jours, il naviguera en kayak dans les canaux et les fjords, entre glaciers, forêts et montagnes, où les températures descendent à -15°C pour des humidités pouvant dépasser les 90% avec des précipitations atteignant 800 mm par mois.
La science est une aventure. Adaptation 4x30 permet de renouer avec cette tradition scientifique.
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Agence Zeppelin - Bruno Valentin
06 82 07 87 90 - contact@zeppelin-geo.com
Entretien
Programme ATIP-Avenir - Entretien avec Stefano Palminteri (LNC)
Tu viens de recevoir un financement du programme ATIP-Avenir. Avant de nous parler de ce programme, peux-tu te présenter et parler de ton parcours ?
J’ai réalisé ma thèse en neurosciences cognitives à l’Institut du Cerveau et de la Moelle Epinière à l’Hôpital de la Pitié-Salpêtrière,
sous la direction de Mathias Pessiglione. Depuis la thèse, j’ai complété deux post-doctorats : un premier (d’un an) à l’ENS
avec Giorgio Coricelli, et un deuxième (d’une durée de deux ans, grâce à une bourse Marie Curie) à l’University College
London avec Sarah-Jayne Blakemore. Globalement, mon travail porte sur l’apprentissage et la prise de décision, fondés sur les récompenses et les punitions attendues.
Un domaine qu’on appelle, depuis peu d’années, "Neuro-économie". Lors de mes post-doctorats, j’ai développé un nouveau modèle d’apprentissage que j’ai
validé au niveau comportemental et cérébral et j’ai ensuite étudié le développment de ce modèle chez l’adolescent.
Le programme de recherche Inserm-CNRS ATIP - Avenir est proposé pour apporter un soutien fort à de jeunes chercheurs présentant un projet de recherche innovant de très haut niveau dans les domaines des sciences de la vie et de la santé. Comment s'est déroulée la sélection ?
Avant tout pour postuler, il faut avoir soutenu sa thèse depuis moins de dix ans. Dans un premier temps, il faut rédiger et déposer un dossier
de dix pages, accompagné d’un CV détaillé. Une présélection est effectuée par un comité scientifique international composé
d’experts les plus pointus dans les domaines des sciences du vivant. Les candidats sélectionnés sont invités à soutenir un oral.
L’oral se déroule en deux phases : une présentation scientifique de dix minutes devant un panel international, suivi d’un entretien avec des responsables des ressources humaines de l’Inserm et du CNRS.
Grâce à ce soutien, tu vas pouvoir créer ta propre équipe de recherche au sein du LNC, laboratoire d'accueil de ton équipe ATIP - Avenir. En quoi consiste ce soutien ? Le LNC est le laboratoire d'accueil de ton équipe, quel(s) moyen(s) met-il à ta disposition ?
Le soutien ATIP-Avenir s’étend sur une durée de trois ans, et peut être prolongé pour une durée de deux ans. Il inclut mon salaire,
une dotation annuelle de 60K€ et le salaire d’un post-doctorant. Le Laboratoire de Neurosciences Cognitives (LNC) me mettra à disposition différentes ressources telles qu’un noyau d’ordinateurs à haute puissance, des systèmes d’enregistrement EEG, et surtout une équipe technique et administrative très performante. Au-delà de ces ressources humaines et matérielles, le LNC présente un environnement scientifique unique et très stimulant.
Peux-tu nous présenter ton équipe ? Peux-tu nous parler des/du projet(s) de recherche sur le(s)quel(s) vous allez travailler ?
Mon équipe étudiera les biais dans l’apprentissage et prise de décision au moyen de technique de modélisation computationnelle et
d’imagerie cérébrale. Nous étudierons ces processus chez les sujets sains et chez les patients en psychiatrie.
Actuellement, ma "toute jeune équipe" se compose d’un étudiant dont je co-dirige la thèse et deux étudiants en Master 2.
Le financement pour recruter un post-doctorant ne sera débloqué qu’en 2017. Je travaillerai en collaboration très étroite
avec Valentin Wyart, chercheur Inserm travaillant dans les domaines de la prise de décision et de la modélisation
Bayésienne, qui est également au LNC et Valérian Chambon, chercheur CNRS à l'IJN travaillant dans les domaines de la prise de décision et de l’action. L’équipe s’inscrit dans le projet de développer le domaine de la neuro-économie au sein du DEC.
Avoir le label ATIP-Avenir est un critère d’excellence reconnu. Outre le fait qu'il te permet de financer ton projet, quel est l'impact de ce label sur ton travail ? Ta carrière ?
Du fait de son format et du processus de sélection internationale rigoureux, l’ATIP-Avenir représente un très bon tremplin pour postuler à des financements européens plus ambitieux tels que l’ERC. D’après les statistiques, 95% des lauréats ont obtenu un poste pérenne : j’espère en faire partie…
Quels conseil(s) donnerais-tu à un jeune chercheur qui souhaite postuler ?
J’ai l’impression que le programme ATIP-Avenir privilégie des projets multidisciplinaires avec des possibles retombées cliniques et sociétales. Ces sont des aspects à tenir en compte lors de l’élaboration de son projet.
Site internet de Stefano Palminteri
EN BREF
Lancement des rencontres Scalp! Education
La première rencontre Scalp! Education aura lieu au mois d'octobre dans un collège de Puteaux avec lequel l'association Scalp ! travaillera tout au long de l'année scolaire.
Lors de cette première rencontre, Charlotte Vandendriessche, psychiatre et doctorante en sciences cognitives, échangera avec les enseignants autour de la question des élèves
"hors-normes".
Les rencontres Scalp ! Education se dérouleront de la manière la plus informelle possible, en partant des questions
pratiques spécifiques de l'équipe pédagogique. Chaque rencontre sera animée par un expert invité et sera l'occasion d'aborder une nouvelle problématique. L'idée de ces rencontres est avant tout de tester une méthode et des sujets discutés dans l'espoir de pouvoir mettre au point une structure d'échange exportable à d'autres établissements.
En savoir plus sur le projet sur le site de Scalp !
FINANCEMENTS
Financement Fondation Agir pour l'audition
Franck Ramus (LSCP) a obtenu un financement de la fondation Agir pour l’audition, pour le projet "Cortical oscillations and auditory processing in developmental dyslexia"
Financements ANR
Quatre membres du DEC ont reçu un financement ANR.
Dans le programme "Jeune Chercheur" :
Valérian Chambon (IJN) pour le projet "Etre agent dans un monde incertain : une approche neuro-computationnelle"
Srdjan Ostojic (LNC/GNT) pour le projet "Mécanismes neuronaux de la discrimination temporelle dans le cortex auditif"
Dans le programme générique :
Elisabeth Pacherie pour le projet "Sens de l'Agentivité dans l'Action Collective"
Dans le programme ASTRID (Accompagnement Spécifique des Travaux de Recherches et d'Innovation Défense : partenariat avec la DGA) :
Jérôme Sackur (LSCP) pour le projet
"Impact du stress sur la décision et la métacognition : applications en aéronautique"
QUELQUES PUBLICATIONS RECENTES
Mariana Babo-Rebelo, Craig G. Richter, Catherine Tallon-Baudry, (27 July 2016),
Neural Responses to Heartbeats in the Default Network Encode the Self in Spontaneous Thoughts, The Journal of Neuroscience
Abstract :
The default network (DN) has been consistently associated with self-related cognition, but also to bodily state monitoring and autonomic regulation.
We hypothesized that these two seemingly disparate functional roles of the DN are functionally coupled, in line with theories proposing that selfhood
is grounded in the neural monitoring of internal organs, such as the heart. We measured with magnetoencephalograhy neural responses evoked by heartbeats
while human participants freely mind-wandered. When interrupted by a visual stimulus at random intervals, participants scored the self-relatedness
of the interrupted thought. They evaluated their involvement as the first-person perspective subject or agent in the thought (“I”),
and on another scale to what degree they were thinking about themselves (“Me”). During the interrupted thought, neural responses
to heartbeats in two regions of the DN, the ventral precuneus and the ventromedial prefrontal cortex, covaried, respectively, with the “I” and the
“Me” dimensions of the self, even at the single-trial level. No covariation between self-relatedness and peripheral autonomic measures (heart rate,
heart rate variability, pupil diameter, electrodermal activity, respiration rate, and phase) or alpha power was observed. Our results reveal a direct
link between selfhood and neural responses to heartbeats in the DN and thus directly support theories grounding selfhood in the neural monitoring of
visceral inputs. More generally, the tight functional coupling between self-related processing and cardiac monitoring observed here implies that,
even in the absence of measured changes in peripheral bodily measures, physiological and cognitive functions have to be considered jointly in the DN.
Anatoly Buchin, Sarah Rieubland, Michael Häusser, Boris S. Gutkin, Arnd Roth (2016), Inverse Stochastic Resonance in Cerebellar Purkinje Cells
- PLOS Computational Biology
Abstract:
Purkinje neurons play an important role in cerebellar computation since their axons are the only projection from the cerebellar
cortex to deeper cerebellar structures. They have complex internal dynamics, which allow them to fire spontaneously, display bistability,
and also to be involved in network phenomena such as high frequency oscillations and travelling waves. Purkinje cells exhibit type II
excitability, which can be revealed by a discontinuity in their f-I curves. We show that this excitability mechanism allows Purkinje
cells to be efficiently inhibited by noise of a particular variance, a phenomenon known as inverse stochastic resonance (ISR).
While ISR has been described in theoretical models of single neurons, here we provide the first experimental evidence for this effect.
We find that an adaptive exponential integrate-and-fire model fitted to the basic Purkinje cell characteristics using a modified dynamic
IV method displays ISR and bistability between the resting state and a repetitive activity limit cycle. ISR allows the Purkinje cell to
operate in different functional regimes: the all-or-none toggle or the linear filter mode, depending on the variance of the synaptic input.
We propose that synaptic noise allows Purkinje cells to quickly switch between these functional regimes. Using mutual information analysis,
we demonstrate that ISR can lead to a locally optimal information transfer between the input and output spike train of the Purkinje cell.
These results provide the first experimental evidence for ISR and suggest a functional role for ISR in cerebellar information processing.
Matthew Chalk, Boris Gutkin, Sophie Denève (2016), Neural oscillations as a signature of efficient coding in the presence of synaptic delays
- eLife 2016;5:e13824
Abstract:
Cortical networks exhibit 'global oscillations', in which neural spike times are entrained to an underlying oscillatory rhythm,
but where individual neurons fire irregularly, on only a fraction of cycles. While the network dynamics underlying global
oscillations have been well characterised, their function is debated. Here, we show that such global oscillations are a direct
consequence of optimal efficient coding in spiking networks with synaptic delays and noise. To avoid firing unnecessary spikes,
neurons need to share information about the network state. Ideally, membrane potentials should be strongly correlated and
reflect a 'prediction error' while the spikes themselves are uncorrelated and occur rarely. We show that the most efficient
representation is when: (i) spike times are entrained to a global Gamma rhythm (implying a consistent representation of the
error); but (ii) few neurons fire on each cycle (implying high efficiency), while (iii) excitation and inhibition are tightly
balanced. This suggests that cortical networks exhibiting such dynamics are tuned to achieve a maximally efficient population
code.
Stefano Palminteri, Emma J. Kilford, Giorgio Coricelli, Sarah-Jayne Blakemore (2016, June 20),
The Computational Development of Reinforcement Learning during Adolescence, PLOS Computational Biology.
Abstract:
Adolescence is a period of life characterised by changes in learning and decision-making. Learning and decision-making do not rely on a unitary system,
but instead require the coordination of different cognitive processes that can be mathematically formalised as dissociable computational modules.
Here, we aimed to trace the developmental time-course of the computational modules responsible for learning from reward or punishment, and learning
from counterfactual feedback. Adolescents and adults carried out a novel reinforcement learning paradigm in which participants learned the
association between cues and probabilistic outcomes, where the outcomes differed in valence (reward versus punishment) and feedback was either
partial or complete (either the outcome of the chosen option only, or the outcomes of both the chosen and unchosen option, were displayed).
Computational strategies changed during development: whereas adolescents’ behaviour was better explained by a basic reinforcement learning
algorithm, adults’ behaviour integrated increasingly complex computational features, namely a counterfactual learning module (enabling enhanced
performance in the presence of complete feedback) and a value contextualisation module (enabling symmetrical reward and punishment learning).
Unlike adults, adolescent performance did not benefit from counterfactual (complete) feedback. In addition, while adults learned symmetrically
from both reward and punishment, adolescents learned from reward but were less likely to learn from punishment. This tendency to rely on rewards
and not to consider alternative consequences of actions might contribute to our understanding of decision-making in adolescence.
Craig G. Richtera, Mariana Babo-Rebeloa, Denis Schwartzc, Catherine Tallon-Baudry (2016),
Phase-amplitude coupling at the organism level: The amplitude of spontaneous alpha rhythm fluctuations varies with the phase of the infra-slow gastric basal rhythm. NeuroImage.
Abstract:
A fundamental feature of the temporal organization of neural activity is phase-amplitude coupling between brain rhythms at different frequencies,
where the amplitude of a higher frequency varies according to the phase of a lower frequency. Here, we show that this rule extends
to brain-organ interactions. We measured both the infra-slow (~0.05 Hz) rhythm intrinsically generated by the stomach – the gastric
basal rhythm – using electrogastrography, and spontaneous brain dynamics with magnetoencephalography during resting-state with eyes
open. We found significant phase-amplitude coupling between the infra-slow gastric phase and the amplitude of the cortical alpha rhythm
(10–11 Hz), with gastric phase accounting for 8% of the variance of alpha rhythm amplitude fluctuations. Gastric-alpha coupling was localized
to the right anterior insula, and bilaterally to occipito-parietal regions. Transfer entropy, a measure of directionality of information transfer,
indicates that gastric-alpha coupling is due to an ascending influence from the stomach to both the right anterior insula and occipito-parietal
regions. Our results show that phase-amplitude coupling so far only observed within the brain extends to brain-viscera interactions.
They further reveal that the temporal structure of spontaneous brain activity depends not only on neuron and network properties endogenous
to the brain, but also on the slow electrical rhythm generated by the stomach.
Review of Philosophy and Psychology
Volume 7, Issue 2, June 2016
Mental Files
Issue Editors: Michael Murez,
François Recanati
ISSN: 1878-5158 (Print) 1878-5166 (Online)
Roux, P., Smith, P., Passerieux, C., & Ramus, F. (2016). Preserved implicit mentalizing
in schizophrenia despite poor explicit performance: evidence from eye tracking. Scientific Reports, 6, 34728. https://doi.org/10.1038/srep34728
Abstract:
Schizophrenia has been characterized by an impaired mentalizing. It has been suggested that distinguishing implicit from
explicit processes is crucial in social cognition, and only the latter might be affected in schizophrenia. Two other questions
remain open: (1) Is schizophrenia characterized by an hypo- or hyper attribution of intentions? (2) Is it characterized by
a deficit in the attribution of intention or of contingency? To test these three questions, spontaneous mentalizing was
tested in 29 individuals with schizophrenia and 29 control subjects using the Frith-Happé animations, while eye movements
were recorded. Explicit mentalizing was measured from participants’ verbal descriptions and was contrasted with implicit
mentalizing measured through eye tracking. As a group, patients made less accurate and less intentional descriptions of
the goal-directed and theory of mind animations. No group differences were found in the attribution of contingency. Eye
tracking results revealed that patients and controls showed a similar modulation of eye movements in response to the
mental states displayed in the Frith-Happé animations. To conclude, in this paradigm, participants with schizophrenia showed
a dissociation between explicit and implicit mentalizing, with a decrease in the explicit attribution of intentions,
whereas their eye movements suggested a preserved implicit perception of intentions.
Saksida, A., Iannuzzi, S., Bogliotti, C., Chaix, Y., Démonet, J. F., Bricout, L., … Ramus, F. (2016).
Phonological skills, visual attention span, and visual stress in developmental dyslexia: insights from a population of French children, Developmental Psychology, 52(10), 1503–1516
Abstract:
In this study, we concurrently investigated 3 possible causes of dyslexia—a phonological deficit, visualstress, and a
reduced visual attention span—in a large population of 164 dyslexic and 118 control French children, aged between 8 and 13 years old.
We found that most dyslexic children showed a phonologicaldeficit, either in terms of response accuracy (92.1% of the sample), speed (84.8%),
or both (79.3%).Deficits in visual attention span, as measured by partial report ability, affected 28.1% of dyslexicparticipants, all
of which also showed a phonological deficit. Visual stress, as measured by subjectivereports of visual discomfort, affected 5.5% of
dyslexic participants, not more than controls (8.5%).Although phonological variables explained a large amount of variance in literacy
skills, visual variablesdid not explain any additional variance. Finally, children with comorbid phonological and visual deficitsdid
not show more severe reading disability than children with a pure phonological deficit. These results(a) confirm the importance of
phonological deficits in dyslexia; (b) suggest that visual attention span mayplay a role, but a minor one, at least in this population;
(c) do not support any involvement of visual stressin dyslexia. Among the factors that may explain some differences with previously published studies, the
present sample is characterized by very stringent inclusion criteria, in terms of the severity of readingdisability and in terms
of exclusion of comorbidities. This may exacerbate the role of phonologicaldeficits to the detriment of other factors playing a role
in reading acquisition.