GOFFART Laurent

Nom : GOFFART
Prénom : Laurent
Téléphone : 04 91 32 40 38
Fonction : Chercheur
Grade : CRCN
Bureau : 2.05

Présentation

Equilibres et transitions : Neurophysiologie de l’orientation et de la présence visuomotrice

Comment les activités d’éléments microscopiques interconnectés (neurones) dotent-elles un organisme macroscopique de la capacité d’atteindre un objet visuel situé dans son monde physique externe ? En d’autres termes, comment mettre en relation les activités neuronales avec les mesures cinématiques ? Comment mettre en relation des événements mesurés dans des milieux dont les ordres de complexité et les échelles respectives sont différents ?

Au cours de l’Evolution, la majorité des animaux ont été confrontés à la nécessité de gérer le fait que leur environnement n’est pas composé d’objets statiques. Dans leur monde (Umwelt), les événements les plus signifiants se produisent quand les choses (animales ou non, prédateur, proie, congénère ou autre) bougent ou quand eux-mêmes bougent. Cette sensibilité au mouvement ne se résume pas à la contemplation passive d’un paysage défilant ; elle est réactive, elle est l’opportunité de créer une liaison spatiotemporellement locale, de créer un accompagnement, i.e., une présence soutenue, constitutive d’une relation sujet-"objet" orientée (la désorientation étant à l’origine de réactions de panique).

Notre recherche a pour objectif de définir la neurophysiologie qui fonde cette synchronisation locale sensorimotrice, en utilisant l’orientation du regard comme outil d’exploration expérimentale.

L’apparition d’un événement dans le champ visuel périphérique déclenche une transition, un mouvement d’orientation très rapide (saccade) du regard, au terme duquel l’image de l’objet se retrouve plus ou moins bien projetée sur la zone rétinienne dotée de la plus grande acuité visuelle (la fovéa). Ainsi ramenée dans le champ visuel central, la cible est désormais "mieux capturée visuellement", c’est-à-dire qu’elle mobilise l’activité de davantage de neurones. L’équilibre ainsi atteint se caractérise par une activité cérébrale bilatérale dont les fluctuations au niveau des deux colliculi supérieurs profonds sont proposées être à l’origine de ces microsaccades qu’on peut observer pendant la fixation visuelle (Hafed et al. 2009). Mais plus fondamentalement, la précision des saccades et la symétrie de cet équilibre instable qui caractérise la dite fixation (Goffart et al. 2012) ne restent pas stochastiques ; elles passent sous le contrôle du cervelet oculomoteur (Guerrasio et al. 2010 ; Quinet & Goffart 2015).

La capture fovéale (fovéation) concerne aussi les objets qui sont en mouvement dans le champ visuel. Pour qu’elle soit précise, l’activité cérébrale doit élaborer des signaux qui correspondent à ce que pourrions appeler les "coordonnées spatiotemporelles en cours" de l’objet visé (Fleuriet et al. 2011). Nos travaux suggèrent que cette activation dynamique neuronale représente au mieux sa position ici-et-maintenant (hic-et-nunc) (Fleuriet & Goffart 2012 ; Goffart et al. 2014 ; Bourrelly et al. 2014, 2015, 2016). Comment cette représentation physiquement locale et "pointue" est-elle possible quand on considère les délais multiples de conduction neuronale et la nature distribuée des processus d’encodage cérébraux d’un objet visuel ? Quelle est la structure interne de cette chose qui n’a de ponctuel que ce que les mesures classiques (x,y,z,t) lui attribuent ?

Le recours est parfois fait aux notions de prédiction ou de modèle interne de la trajectoire. Mais quelle est la signification neurophysiologique de ces notions ? Nos résultats expérimentaux nous conduisent plutôt à considérer des tentatives de synchronisation avec la situation présente qui est en train de se dérouler (Bourrelly et al. 2016 ; Goffart et al. 2017a). La répétition de cette présence visuomotrice (accrochage) s’accompagne de l’ élaboration d’une "trace" mnésique dynamique qui, dans le monde physique correspond à la trajectoire, mais dans l’activité cérébrale apparaît comme une mobilisation de ressources. Nous n’avons pas non plus recours à la notion de prédiction car elle suppose une notion (le futur), qui est un concept culturel, qui n’a vraisemblablement aucun sens quand on se place sur le plan neuronal. D’ailleurs, quand on étudie l’activité des neurones colliculaires pendant les saccades vers une cible visuelle en mouvement, on découvre un "horizon" qui ne va pas au-delà du lieu/instant de la capture (Goffart et al. 2017b). Pour comprendre comment une expérience mémorisée est actualisée dans l’action, nous préférons laisser de côté les notions de prémonition ou de pari, et étudier la construction de schémas sensorimoteurs exacts, c’est-à-dire efficaces à la survie de l’organisme macroscopique.

Par des techniques de perturbation transitoire et locale (inactivation pharmacologique, microstimulation), cette recherche s’efforce de définir l’organisation neuro-fonctionnelle qui nous dote de la capacité de produire des actions spatiotemporellement adaptées aux conditions externes en cours, sur la base d’une dynamique neuronale afférente (Quinet & Goffart 2015) et d’une dynamique mnésique élaborée au cours des expériences passées et actualisée dans le cours de l’action (Bourrelly et al. 2013, 2014, 2015, 2016). Nous voulons comprendre comment cela est rendu possible, neurophysiologiquement parlant, c’est-à-dire d’identifier les canaux et flux d’activité neuronale qui se cachent derrière ces multiples raccourcis, souvent vagues et stériles, comme celui de modèle interne, etc., en prenant soin aussi d’écarter tous les arguments téléologiques, voire de les réfuter car nous ne pensons pas que le système nerveux soit une "machine" pareille à la plupart de celles inventées par homo faber.

Cette recherche est principalement réalisée chez le primate non-humain (singe macaque) afin d’identifier donc la neurophysiologie sous-jacente et promouvoir la neurologie des désordres sensorimoteurs. Des efforts ont aussi été développés pour l’étendre à d’autres variétés animales comme par exemple l’insecte (hyperlien), en collaboration avec les Dr Y. Yamawaki et T. Carle (Université de Kyushu, Japon) afin de définir plus fondamentalement, en termes neurobiologiques, la présence visuomotrice , c’est-à-dire le lieu et l’instant de l’interaction sensorimotrice qui, encore une fois, ne doit pas être conçue comme un point mais comme un équilibre dynamique.

Une sélection de publications :

Travaux de synthèse

Goffart L. Saccadic eye movements : Basic neural processes. Reference Module in Neuroscience and Biobehavioral Psychology 2017. hyperlien

Goffart L. De la représentation cérébrale spatio-temporellement distribuée à la capture ici-et-maintenant d’un objet visuel en mouvement. In : L’avenir de la complexité et du désordre, Lévy J-C S & Ofman S Editions matériologiques 2018. hyperlien

Goffart L, Bourrelly C & Quinet J. Synchronizing the tracking eye movements with the motion of a visual target : basic neural processes. Progress in Brain Research 2017a. hyperlien

Goffart L, Bourrelly C & Quinton J-C. Neurophysiology of visually-guided eye movements : Critical review and alternative viewpoint. Journal of Neurophysiology hyperlien

Bases neuronales de la congruence spatiotemporelle (ici-et-maintenant)

Bourrelly C, Quinet J & Goffart L. Equilibria and transitions during visual tracking : Learning to track a moving visual target in the monkey. Society for Neuroscience Abstracts 2013. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J & Goffart L. Unsupervised dynamic morphing of a spatiotemporal visual event during its oculomotor tracking. Journal of Vision 2014. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J & Goffart L. Evolution of the oculomotor tracking with an accelerating or decelerating target Journal of Vision 2015. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J, Cavanagh P & Goffart L. Learning the trajectory of a moving visual target and evolution of its tracking in the monkey. Journal of Neurophysiology 2016. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J, Cavanagh P & Goffart L. Abstraction of 2D head-centered positions from tracking a moving visual target : A study in the non-human primate. Soc. Neurosci. Abstr. 2016b. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J & Goffart L. The caudal fastigial nucleus and the steering of saccades toward a moving visual target. Journal of Neurophysiology 2018. hyperlien

Bourrelly C, Quinet J & Goffart L. Pursuit disorder and saccade dysmetria after caudal fastigial inactivation in the monkey. Journal of Neurophysiology 2018. hyperlien

Fleuriet J & Goffart L. Saccadic interception of a moving visual target after a spatiotemporal perturbation. Journal of Neuroscience 2012. hyperlien

Fleuriet J, Hugues S, Perrinet L & Goffart L. Saccadic foveation of a moving visual target in the rhesus monkey. Journal of Neurophysiology 2011. hyperlien

Goffart L. Parallel and continuous visuomotor processing of simultaneously moving targets. Journal of Vision 2017. résumé hyperlien poster hyperlien

Goffart L, Cecala A & Gandhi N. The superior colliculus and the steering of saccades toward a moving visual target. Journal of Neurophysiology 2017b. hyperlien

Goffart L, Chen LL & Sparks DL. Saccade dysmetria during functional perturbation of the caudal fastigial nucleus in the monkey. Annals of the New York Academy of Sciences 2003. hyperlien

Goffart L, Chen LL & Sparks DL. Deficits in saccades and fixation during muscimol inactivation of the caudal fastigial nucleus in the rhesus monkey. Journal of Neurophysiology 2004. hyperlien

Goffart L & Fleuriet J. Hic-et-nunc (here-and-now) encoding of a moving target for its saccadic foveation. i-Perception 2012. hyperlien

Goffart L & Fleuriet J. Dynamic morphing of a spatiotemporal event for the orienting reaction. In : Ladislav Tauc & GDR MSPC Neurosciences Conference, 2010

Goffart L, Quinet J & Bourrelly C. Foveating a moving target, here-and-now. Journal of Vision 2014. hyperlien

Hafed ZM, Goffart L, Krauzlis RJ. Superior colliculus inactivation causes stable offsets in eye position during tracking. Journal of Neuroscience 2008. hyperlien

Quinet J & Goffart L. Head unrestrained gaze shifts after muscimol injection in the caudal fastigial nucleus of the monkey. Journal of Neurophysiology 2007. hyperlien

Quinet J & Goffart L. Electrical microstimulation of the fastigial oculomotor region in the head unrestrained monkey. Journal of Neurophysiology 2009. hyperlien

Quinet J & Goffart L. Cerebellar control of saccade dynamics : contribution of the fastigial oculomotor region. Journal of Neurophysiology 2015. hyperlien

Quinet J & Goffart L. Does the brain extrapolate the position of a transient moving target ? Journal of Neuroscience 2015. hyperlien

Quinton J-C & Goffart L. A unified neural field model of the dynamics of goal-directed eye movements. Connection Science 30 : 20-52, 2018. hyperlien

La fixation visuelle, un equilibre instable

Goffart L, Hafed ZM & Krauzlis RJ. Visual fixation as equilibrium : evidence from rostral superior colliculus inactivation. Journal of Neuroscience 2012. hyperlien

Goffart L, Quinet J, Chavane F & Masson GS Influence of background illumination on fixation and visually guided saccades in the rhesus monkey. Vision Research 2006. hyperlien

Guerrasio L, Quinet J, Büttner U & Goffart L. The fastigial oculomotor region and the control of foveation during fixation. Journal of Neurophysiology 2010. hyperlien

Hafed ZM, Goffart L, Krauzlis RJ. Superior colliculus inactivation causes stable offsets in eye position during tracking. Journal of Neuroscience 2008. hyperlien

Hafed ZM, Goffart L & Krauzlis RJ. A neural mechanism for microsaccade generation in the primate superior colliculus. Science 2009. hyperlien

Taouali W, Goffart L, Alexandre F & Rougier N. A parsimonious computational model of visual target position encoding in the superior colliculus. Biological Cybernetics 2015 hyperlien

Krauzlis R, Goffart L. & Hafed ZM (2017) Neuronal control of fixation and fixational eye movements. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 20160205, 2017.

Liens internet :

ORCID : 0000-0001-8767-1867

http://www.cnrs.fr/insb/recherche/p...

Goffart L. Brain processes for foveating a visual target here-and-now. Séminaire Los Angeles UCLA 2016 : https://hal.inria.fr/hal-01402663

https://www.researchgate.net/profil...

https://cnrs.academia.edu/LaurentGoffart

http://centregranger.cnrs.fr/spip.p...

Biographie :

  • 2016 : master d’Histoire et Philosophie des Sciences Fondamentales (Aix-Marseille Université) ; Rapport de recherche : Contribution critique à la recherche des fondements neuro-psycho-physiologiques de la notion d’espace (Prof. G. Crocco, Dr I. Ly)
  • 1996 : Doctorat de Neurosciences (Université Claude Bernard - Lyon I) ; Thèse : L’orientation saccadique du regard vers une cible : étude de la contribution du cervelet médio-postérieur chez le chat en condition "tête libre" no 70-96 (Jury : Prof. W. Becker, Prof. A. Berthoz, Prof. J.M. Coquery, Dr G. Gauthier, Prof. M. Jeannerod, Dr D. Pelisson, Prof. A. Roucoux)
  • 1991 : maîtrise de Physiologie (Université des Sciences et Technologies - Lille I)
  • 1990 : maîtrise de Psychologie (Université Charles de Gaulle – Lille III) ; Rapport de recherche : Posture oculaire et facilitation cutanée du réflexe de Hoffmann (Prof. J.M. Coquery, Dr J. Honoré)

Mon engagement scientifique démarre en 1983 avec la découverte des conceptions kantiennes de l’espace (S), du temps (T) et de la connaissance. Le constructivisme piagétien, la théorie des catastrophes et la Physiologie me conduisent à me concentrer sur la réaction d’orientation et sa morphogénèse. L’article de Pellionisz-Llinas (1982) fut influent dans ma recherche des fondements neurobiologiques de S & T. Les réflexions d’Henri Poincaré conduisent à l’idée que ces notions pourraient finalement n’être que simples conventions sociales (des concepts). S-T sont donc remplacés par un entrelacs de trajectoires d’activations neuronales "tissé" (ou "pavé") par des processus déclenchés à chaque fois qu’un objet externe est capturé (contact ici-et-maintenant).

Perspectives : apprentissage, mémoire, immersion temps réel, morphing dynamique, neuro-épistémologie, présence sensorimotrice, contact, liaison ...

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