Thèse Imagerie des Mécanismes Cérébraux de la Cécité par Inattention H/F - 75

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health
École doctorale : Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie
Laboratoire de recherche : Neuroimagerie Cognitive
Direction de la thèse : Stanislas DEHAENE
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59

Les mécanismes cérébraux de la conscience demeurent l'une des questions centrales encore ouvertes en neurosciences et, malgré des décennies de travaux, il n'existe aucun consensus sur la nature des informations que le cerveau peut ou ne peut pas traiter inconsciement. La cécité attentionnelle est un fait marquant de la conscience humaine : lors d'une tâche distractive, les participants peuvent ne pas percievoir consciemment un stimulus pourtant saillant (par exemple, un gorille dans un film). La théorie de l'espace de travail neuronal global (GNWT) propose que la conscience survient lorsque des représentations sensorielles sont sélectionnées et diffusées à travers un réseau frontopariétal distribué ; selon ce modèle, les stimuli n'accédant pas à cet espace de travail peuvent tout de même être traités par une hiérarchie de processeurs spécialisés, mais ce traitement reste limité et ne peut être intégré de manière flexible à d'autres contenus mentaux. Un test empirique direct évaluant jusqu'où s'étend les traitements inconscients, à travers des stimuli de complexité croissante, apporterait des preuves cruciales. Une prédiction clé de la GNWT est que l'accès conscient est limité par une compétition pour l'espace de travail. Ainsi, une tâche arithmétique exigeante occupe les ressources de l'espace de travail via un traitement abstrait et devrait entraver l'accès conscient à des stimuli sensoriels, qu'il s'agisse de mots présentés visuellement ou auditivement. Si des travaux antérieurs confirment que cette distraction perturbe le traitement du langage, l'ampleur de cette rupture selon la complexité linguistique et narrative n'a jamais été mesurée systématiquement. Des avancées récentes ont montré qu'il est possible de décoder des mots isolés à partir d'enregistrements non invasifs et de reconstruire du langage continu à partir de l'IRMf en entraînant des modèles codeur-décodeur couplés à des modèles de langage; l'utilisation de modèles de langage de grande taille (LLM) avec des fenêtres de contexte contrôlées permet d'ailleurs de mieux distinguer les réponses cérébrales à différents niveaux linguistiques. Pour déterminer l'étendue du traitement en conditions conscientes et non conscientes, des expériences sur des mots simples et des phrases seront menées en demandant aux participants de se concentrer sur les stimuli ou d'effectuer des calculs mentaux exigeants, allant d'une simple vérification (ex : 2+9=13) à des soustractions sérielles par 7 sur plusieurs dizaines de secondes. Des données d'IRMf à très haut champ (7T et 11,7T) seront collectées pour la localisation spatiale, tandis que la MEG et des enregistrements intracrâniens permettront une résolution temporelle à la milliseconde afin d'identifier le moment où les traitements conscients et inconscients divergent. Enfin, via des analyses de corrélation inter-sujets (ISC), de connectivité fonctionnelle (ISFC) et de modèle de réponse partagée (SRM), nous comparerons les décours temporels neuronaux des participants pour mesurer le traitement partagé sans modèle intermédiaire et vérifier si les auditeurs de récits reconstruisent la même structure narrative en dehors de toute conscience.

La question de savoir ce que le cerveau peut traiter sans que nous en ayons conscience est au coeur de la science de la conscience et reste sans réponse. La théorie de l'espace de travail neuronal global (GNWT) propose que la perception consciente nécessite l'activation et la diffusion d'une représentation à travers un réseau fronto-pariétal, et que les stimuli qui n'y parviennent pas peuvent tout de même subir un traitement limité et encapsulé à travers une hiérarchie de processeurs sensoriels spécialisés. Cette théorie prédit une dissociation claire: les caractéristiques linguistiques de bas niveau (phonémiques, lexicales) devraient survivre sans conscience, tandis que les processus intégratifs de plus haut niveau (syntaxe, discours, narration) devraient nécessiter un accès conscient à l'espace de travail. Fondamentalement, la théorie GNWT prédit que ce goulot d'étranglement est amodal: la concurrence de l'espace de travail provenant d'une tâche non sensorielle (arithmétique) devrait nuire à l'accès conscient aux stimuli arrivant dans un canal sensoriel entièrement distinct, ce qui est précisément ce que la cécité d'inattention. Si des travaux antérieurs ont confirmé que la distraction perturbe largement le traitement du langage, aucune étude n'a systématiquement caractérisé le niveau auquel cette perturbation se produit à travers différents degrés de complexité linguistique. Cette lacune peut désormais être comblée grâce à trois avancées méthodologiques convergentes: la capacité à décoder des mots individuels à partir d'enregistrements cérébraux non invasifs (d'Ascoli et al., 2025, Nat Commun), la reconstruction d'un contenu sémantique continu à partir de l'IRMf à l'aide de modèles encodeur-décodeur basés sur le LLM (Tang et al., 2023, Nat Neurosci), et la disponibilité du scanner Iseult 11,7T à NeuroSpin, qui fournit une imagerie cérébrale humaine avec une résolution millimétrique et un rapport signal/bruit supérieur à celui des systèmes 7T ou 3T, ainsi que la possibilité de détecter des représentations qui étaient auparavant indétectables.

L'objectif du projet est de déterminer jusqu'à quel niveau de la hiérarchie du traitement linguistique le cerveau continue de traiter l'information lors de la cécité par inattention, en testant les prédictions de la theorie du espace de travail neuronal global à travers deux niveaux de complexité:
1. Caractériser le traitement non conscient de mots isolés sous distraction arithmétique brève, via IRMf 7T/11,7T, MEG et modèles d'encodage-décodage
2. Caractériser le traitement non conscient de phrases et histoires continues sous distraction soutenue, en testant la persistance du suivi narratif partagé hors conscience
3. Obtenir des preuves au niveau du neurone individuel via des enregistrements intracrâniens en collaboration avec Shanghai

IRMf 7T et 11,7T, MEG, enregistrements intracrâniens (ECoG, unités simples), paradigme de cécité par inattention, distraction arithmétique, modèles d'encodage et de décodage, grands modèles de langage (LLM), corrélation inter-sujets (ISC, ISFC), Shared Response Model