Topic description
La manière dont le cerveau représente et structure les connaissances fait encore l'objet de recherches constantes. L'une des idées les plus récentes et les plus passionnantes est que les connaissances sont partiellement organisées selon des géométries à basse dimensionalité qui reposent sur des structures cérébrales et des processus normalement impliqués dans la représentation de l'espace (Bellmund et al., ; Buzsáki & Moser, ). De la même manière qu'une, deux ou trois dimensions spatiales peuvent être combinées pour créer un modèle de l'environnement pouvant être exploré mentalement, des dimensions non spatiales (par exemple, le temps, les nombres, le statut social) peuvent être combinées pour créer des cartes cognitives abstraites à basse dimensionalité que l'on peut « parcourir » comme on parcourt un environnement familier. Ces modèles peuvent constituer un moyen général et flexible d'organiser et de représenter les connaissances et peuvent être utiles pour plusieurs aspects de la cognition, comme la mémoire, la pensée analogique ou l'acquisition de concepts.
Ce projet vise à tester que, si les mécanismes cérébraux dédiés à l'espace physique peuvent en effet être utilisés pour représenter des espaces abstraits, les effets observés lors de la navigation dans l'espace physique devraient alors également être présent lors de la navigation dans des dimensions non-spatiales. En particulier, une proposition récente (Bottini & Doeller, ) suggère que, par analogie avec les processus de navigation dans l'espace réel, nos souvenirs, concepts et idées sont représentés à travers des référentiels allocentrés et égocentrés complémentaires. Confronté à un environnement, un organisme peut représenter les positions des éléments de cet environnement par rapport à lui-même, c'est-à-dire d'un point de vue égocentré ; ou par rapport à des repères indépendants de la position et de l'orientation de son corps, c'est-à-dire d'un point de vue allocentré (Klatzky, ). En principe, ces référentiels peuvent être exploités de manière analogue pour représenter des dimensions non-spatiales à partir de points de vue différents et complémentaires, permettant ainsi différentes formes de computations.
S'appuyant sur cette idée, le projet étudiera si les référentiels égocentré (centrés sur soi) et allocentré (centrés sur le monde) utilisés dans l'espace physique sont aussi utilisés pour représenter des espaces abstraits combinant des dimensions non-spatiales. Pour ce faire, ce projet utilisera un paradigme innovant de réalité virtuelle permettant aux participants de naviguer en perspective à la première personne dans des dimensions non-spatiales. En combinant des tâches comportementales avec l'IRMf, ce projet testera si les mêmes effets comportementaux et les mêmes structures cérébrales impliqués dans l'espace physique le sont également dans les espaces abstraits. En outre, le doctorant développera un nouvel outil reposant sur des environnements VR immersifs pour mesurer les différences individuelles dans l'utilisation des différents référentiels spatiaux. Cela permettra d'évaluer si la préférence pour un référentiel spatial a également un impact sur le traitement des espaces abstraits. Ce projet de thèse contribuera à la compréhension des mécanismes neuronaux et cognitifs qui sous-tendent la représentation des connaissances.
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How the brain represents and structures knowledge remains a matter of constant research. One of the most recent and exciting ideas is that knowledge is partially organized according to low-dimensional geometries that rely on brain structures and computations originally devoted to spatial cognition (Bellmund et al., ; Buzsáki & Moser, ). In the same way as one, two, or three spatial dimensions can be combined to create a model of the environment that can be mentally explored, non-spatial dimensions of knowledge (e.g., time, number, social status) can be combined to create abstract low-dimensional cognitive maps that can be “navigated” like we navigate a familiar environment. These low-dimensional configurations may constitute a general and flexible way to organize and represent knowledge, and may be useful for several aspects of cognition, from memory to analogical thinking and the acquisition of concepts.
The present project aims to test that, if brain mechanisms dedicated to physical space can also be used to represent abstract spaces, the effects observed when navigating physical space should also apply to navigating non-spatial dimensions. In particular, One recent proposal (Bottini & Doeller, ) suggests that, in analogy with navigational processes in real space, our memories, concepts, and ideas are represented across complementary allocentric and egocentric frames of reference (FoR). When confronted with an environment, an organism can represent the positions of the elements of this environment relative to itself, i.e., from an egocentric perspective; or relative to spatial landmarks, independently of the position and orientation of its body, i.e., from an allocentric perspective (Klatzky, ). In principle, these FoRs can be analogously exploited to represent non-spatial dimensions from different and complementary points of view, allowing different forms of computations.
Building on this idea, the project will investigate whether egocentric (self-centered) and allocentric (world-centered) reference frames used in physical space are used to represent abstract spaces combining non-spatial dimensions. To this aim, this project will use an innovative virtual reality paradigm allowing participants to navigate non- spatial dimensions from a first-person perspective. By combining behavioral tasks with fMRI, thisproject will test whether the same behavioral effects and the same brain structures involved in physical space are also involved in abstract spaces. Additionally, the PhD candidate will develop a new tool relying on immersive VR environments to measure individual differences in preference for reference frame. This will allow to assess whether preference for reference frame in space also impact the processing of abstract space. This PhD project will contribute to understanding the neural and cognitive mechanisms behind knowledge representation.
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Début de la thèse : 01/10/
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