Zoom sur Simone Ebert, lauréate d'un financement exceptionnel de l'Académie "Systèmes Complexes"

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Depuis 2020, Simone Ebert mène ses études doctorales au sein de l'équipe Biovision de l'Inria à Sophia-Antipolis, se consacrant au thème "Synapses dynamiques dans le réseau rétinien". Ses travaux de recherche ont pour objectif de décoder les mécanismes cellulaires qui concourent au fonctionnement neuronal avancé. Plus spécifiquement, elle explore actuellement la manière dont la rétine détecte et code la surprise en réaction à des stimuli imprévus, avec une attention particulière portée au rôle de la plasticité synaptique à court terme dans ce processus.

L'une des fonctions clés de notre cerveau est de faciliter notre interaction avec l'environnement en temps réel. Pour obtenir une représentation en temps réel du monde qui nous entoure, nos systèmes sensoriels doivent extraire rapidement et efficacement les informations essentielles. À cet égard, il est admis que le cerveau maintient un modèle interne du monde, permettant la prédiction de l'évolution future de notre environnement et la détection rapide d'événements surprenants.

Prédiction et Surprise dans la Rétine : Exploration de la Plasticité Synaptique

La rétine est l'interface entre notre cerveau et l'environnement visuel qui nous entoure. Première étape de la perception des informations visuelles, elle forme un réseau complexe qui traduit les entrées sensorielles en un code neuronal transmis au reste du cerveau. Selon les théories du codage prédictif, la rétine ne se contente pas d'enregistrer une scène visuelle pixel par pixel comme un appareil photo, mais prédit l'évolution future d'une scène visuelle et ne signale que les événements imprévus - ou surprenants.

Comment la rétine peut-elle accomplir la reconnaissance de schémas temporels, la formation de prédictions et la détection de la surprise ? La clé réside dans la plasticité synaptique !

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Bien que la rétine ne mesure que quelques millimètres carrés, elle peut être envisagée comme un calculateur extrêmement performant capable de convertir une image en impulsions nerveuses. L'image entre par l'entrée, traverse ce "calculateur", et émerge transformée en une autre forme lorsqu'elle atteint le nerf optique.

Sous la direction de Bruno Cessac, Simone Ebert explore comment la rétine, en tant que système dynamique, réalise ainsi des calculs sophistiqués en ajustant dynamiquement ses poids synaptiques, c’est-à-dire les forces des connexions entre les cellules nerveuses, en réponse à des modèles visuels spécifiques.

Ce processus de plasticité synaptique ou d’adaptation des réponses neuronales en fonction des expériences visuelles antérieures permet à la rétine de créer une sorte de "mémoire biophysique". Grâce à cette mémoire d’expériences visuelles passées, la rétine peut traiter les informations du stimulus actuel de manière avancée, améliorant sa capacité à interpréter et à répondre de manière plus sophistiquée aux stimuli visuels actuels.

En collaboration avec des neuroscientifiques expérimentaux, tels qu'Olivier Marre de l'Institut de la Vision à Paris, des hypothèses sur les mécanismes possibles impliqués dans la reconnaissance des formes neuronales sont proposées de manière récurrente. Ces hypothèses sont ensuite soumises à des tests expérimentaux afin de valider leur validité.

Lors du Complex Day 2023, l’événement annuel organisé par l'Académie des Systèmes Complexes, Simone Ebert a eu l’opportunité de partager ses travaux de recherche. En reconnaissance de la qualité de sa présentation intitulée "Temporal Pattern Recognition in the Retinal Network Is Mediated by Dynamic Inhibitory Synapses," elle s’est vue octroyée une dotation IdEx de €2,000.

Grâce à ce financement, elle a pu assister à l'European Retina Meeting 2023 qui s'est tenu à Tuebingen, en Allemagne du 17 au 20 septembre. Depuis 2007, cette rencontre européenne réunit des scientifiques du monde entier œuvrant dans le domaine des neurosciences visuelles, avec pour objectif de favoriser des collaborations interdisciplinaires.

Pour la doctorante, cet événement a représenté une occasion privilégiée pour échanger des idées nouvelles, explorer de nouveaux concepts et technologies, allant de l'étude des fonctions visuelles au fonctionnement rétinien, en passant par le comportement visuellement guidé, jusqu'à aborder les applications cliniques émergentes.

English version 
 

Focus on Simone Ebert, awarded an exceptional funding from the “Complex Systems” Academy

Simone Ebert, doctoral student at the University of Côte d'Azur since 2020, specializes in research on the dynamic synapses of the retinal network. Currently, she focuses on the detection and encoding of surprise by the retina in response to unexpected stimuli. In September 2023, she had the exceptional opportunity to participate in the European Retina Meeting 2023 in Tuebingen, Germany, thanks to funding from the “Complex Systems” Academy. This experience enabled her to meet renowned international researchers in the field of visual neuroscience.
 

Since 2020, Simone Ebert has been carrying out her doctoral studies within the Biovision team at Inria in Sophia-Antipolis, devoting herself to the theme "Dynamic synapses in the retinal network". His research aims to decode the cellular mechanisms that contribute to advanced neuronal functioning. More specifically, she is currently exploring how the retina detects and encodes surprise in response to unexpected stimuli, with particular attention to the role of short-term plasticity in this process.

One of the key functions of our brain is to facilitate our interaction with the environment in real time. To obtain a real-time representation of the world around us, our sensory systems must extract essential information quickly and efficiently. In this regard, it is accepted that the brain maintains an internal model of the world, allowing the prediction of the future evolution of our environment and the rapid detection of surprising events.

Prediction and Surprise in the Retina: Exploring Synaptic Plasticity

The retina is the interface between our brain and the visual environment around us. The first stage in perceiving visual information, it forms a complex network that translates sensory input into a neural code transmitted to the rest of the brain. According to predictive coding theories, the retina does not just record a visual scene pixel by pixel like a camera, but predicts the future evolution of a visual scene and only reports unexpected - or surprising - events.

How can the retina accomplish temporal pattern recognition, prediction formation, and surprise detection? The key lies in synaptic plasticity!

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Although the retina measures only a few square millimeters, it can be seen as an extremely powerful calculator capable of converting an image into nerve impulses. The image enters through the entrance, passes through this "computer", and emerges transformed into another form when it reaches the optic nerve.

Under the direction of Bruno Cessac, Simone Ebert explores how the retina, as a dynamic system, thus carries out sophisticated calculations by dynamically adjusting its synaptic weights, that is to say the strengths of the connections between nerve cells, in response to specific visual patterns. This process of synaptic plasticity or adaptation of neuronal responses based on previous visual experiences allows the retina to create a kind of “biophysical memory”. With this memory of past visual experiences, the retina can process information from the current stimulus in an advanced manner, improving its ability to interpret and respond in more sophisticated ways to current visual stimuli.

In collaboration with experimental neuroscientists, such as Olivier Marre of the Vision Institute in Paris, hypotheses on the possible mechanisms involved in neuronal pattern recognition are recurrently proposed. These hypotheses are then subjected to experimental tests in order to validate their validity.

During Complex Day 2023, the annual event organized by the Academy of Complex Systems, Simone Ebert had the opportunity to share her research work. In recognition of the quality of her presentation entitled "Temporal Pattern Recognition in the Retinal Network Is Mediated by Dynamic Inhibitory Synapses," she was awarded an IdEx grant of €2,000.

With this funding, she was able to attend the European Retina Meeting 2023 held in Tuebingen, Germany, from September 17-20, 2023. Since 2007, this European meeting has brought together scientists from around the world working in the field of visual neuroscience, with the aim of promoting interdisciplinary collaborations.

For the doctoral student, this opportunity was a privileged moment to share new ideas, explore new concepts and technologies ranging from the study of visual functions to retinal functioning, to visually guided behavior, and finally, address emerging clinical applications.