Influence of predictive context on visual processing

• Main Author: Pajani, Auréliane
• Other Authors: Paris Sciences et Lettres
• Language: en
• Published: 2016
• Subjects: Vision; Prédiction; Codage prédictif; Hallucination; ‘repetition suppression'; Amorçage; Prediction; Predictive coding; Repetition suppression; Priming; 153; 616.8
• Online Access: http://www.theses.fr/2016PSLEE028

D’après les théories inférentielles de la perception, notre cerveau tire parti des régularités statistiques présentes dans l’environnement pour générer des prédictions qui façonnent nos contenus perceptifs. Le travail réalisé pendant cette thèse inclut 3 études principales, dans le but de caractériser les déterminants neuronaux des fausses perceptions et la nature des prédictions neuronales.Les erreurs perceptives pourraient résulter d’une tentative de notre système visuel d’expliquer des entrées sensorielles imprécises par une hypothèse erronée. Dans une 1ère étude en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf), nous montrons que les fausses détections sont associées à un état imprécis et biaisé des circuits sensoriels avant la perception.La répétition d’une image génère une activité neurale diminuée (‘Repetition Suppression’) et des temps de réponse plus courts (‘amorçage’). Ces phénomènes pourraient résulter de mécanismes prédictifs, sous une prédiction implicite de répétition. Dans une 2nde étude IRMf, nous montrons que cette prédiction ne peut pas être modulée par l’expérience, ce qui suggère une implémentation locale. Dans une série d’études comportementales, nous montrons que l’amorçage est modulé par les prédictions, suggérant un mécanisme prédictif. Notre 2nde étude IRMf montre aussi qu’une région de moyen niveau sensible aux visages code des prédictions liées à l’identité, ce qui nous informe sur la nature des prédictions visuelles.Nos résultats montrent que notre perception est façonnée par l’interaction de nos entrées sensorielles avec l’état des circuits neuronaux avant stimulation, qu’il s’agisse de l’activité spontanée ou des stimuli précédents. === According to theoretical frameworks casting perception as inference, our brain can learn the statistical regularities present in the sensory world, and use this prior information to generate predictions, which in turn shape our perceptual contents. The work conducted in this PhD includes three main studies aimed at characterizing the neural determinants of misperceptions, as well as the nature of neural predictions. Perceptual errors may arise from an attempt of our visual system to 'explain' impreciseinputs with an erroneous hypothesis. In a first functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) study, we show that during a detection task, hallucinations are associated with animprecise and biased state of sensory circuits preceding sensation. Stimulus repetition is associated with decreased neural responses, known as Repetition Suppression, and shorter response times, known as priming. These phenomena may reflectpredictive mechanisms under an implicit prior over repetition. In a second fMRI study, we show that this putative prior cannot be changed by experience, suggesting a local, possibly hard-wired neural implementation. In a series of behavioral experiments, we show thatpriming is modulated by predictions, supporting a predictive account of this phenomenon. Our second fMRI study also shows that a mid-level face-sensitive region codes for exemplarspecific predictions, which sheds light on the nature of the predictions encoded along thevisual hierarchy. Altogether, our results speak to the dependence of perception on prior brain states. Both spontaneous activity in sensory circuits and previous stimulation interact with sensory inputsto shape our perceptual contents.