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Nous nous intéressons aux comportements visuo-moteurs et au traitement du signal nerveux à la base de ces comportements. Les systèmes visuels et visuo-moteurs ont toujours constitué un fer de lance pour faire avancer nos connaissances sur le système nerveux. Dans le cadre de ces recherches, toutefois, l’homme n’est pas au centre de nos préoccupations. D’une part parce que ses facultés sensori-motrices sont comparativement médiocres, d’autre part parce que les méthodes d’analyse en sont si limitées qu’elles limitent sérieusement l’accès à la compréhension. Notre modèle est l’ensemble des insectes ailés, créatures moins prestigieuses mais infiniment agiles, qui ne font que raffiner leurs algorithmes sensori-moteurs depuis 400 millions d’années avec le succès que l’on sait (elles représentent aujourd’hui trois quarts des espèces animales), et pour l’analyse desquelles aucune limite méthodologique n’est fixée à l’avance. Une compréhension quantitative des principes de navigation visuo-guidés chez l’insecte est susceptible de rejaillir sur l’ensemble de la biologie, y compris humaine, tout en offrant la possibilité de créer des véhicules sensorimoteurs innovants (bio-inspirés) entièrement automatiques. De nombreuses études menées chez les insectes ailés comme chez les vertébrés ont montré que le flux optique, c’est-à-dire le défilement de l’image rétinienne dans l’œil d’un observateur en mouvement (homme, mouche, robot…), constitue une information clé pour la stabilisation et la navigation visuellement guidée. Chez certains animaux, et chez les insectes par excellence, on connaît la circuiterie neuronale sous-jacente au traitement de ce flux optique. Chez la mouche, les 55 neurones à grand champs, tous sensibles au mouvement, de la lobula plate constituent un corpus de données neuro-anatomiques et électro-physiologiques exceptionnel, qui n’a d’équivalent chez aucun autre animal, vertébrés et invertébrés compris. Les signaux de sortie de ces neurones sont autant de signaux de commande permettant à l’insecte de se stabiliser dans son environnement, d’éviter les obstacles, de poursuivre un congénère et d’atterrir automatiquement, sans aide extérieure telle que GPS ou ILS. De semblables neurones ont été découverts dans les aires cérébrales (en particulier MT et MST) de certains mammifères supérieurs, ce qui étend indirectement à l’homme l’enjeu de notre projet de recherche.

Le projet tourne donc avant tout autour de la perception et du mouvement : perception au service du mouvement et mouvement au service de la perception. De plus, nous nous pencherons sur le problème de la stabilisation des systèmes visuels et des réflexes associés. En effet, maints réflexes (vestibulo-oculaire, opto-cinétique) sont au service de la stabilisation du regard dans l’espace. Ces réflexes, vitaux pour l’homme comme pour l’insecte, le seront tout autant pour le système visuel des véhicules de demain, qui devra être stabilisé si on veut réaliser des traitements de haut niveau tels que la reconnaissance des formes ou la mesure du flux optique.

Nos résultats sur le fonctionnement d’un système de “vision au service de l’action” comme celui de la mouche nous ont déjà permis de transcrire en une autre technologie (électronique/informatique) certains aspects du traitement du signal que nous avons analysé par le passé avec des techniques électro-physiologiques associées à des techniques micro-optiques. Nous avons déjà réalisé, en 20 ans, 7 robots neuro-mimétiques, terrestres ou aériens. Nos études actuelles se terminent toujours par la simulation puis par la réalisation de robots mobiles, qui mettent en œuvre les principes mêmes de guidage visuomoteur que nous pensons avoir compris chez l’animal. C’est cette démarche (« reconstruire pour mieux comprendre ») que nous avons inaugurée dès 1985, lançant ainsi ce domaine nouveau que l’on appelle aujourd’hui la Biorobotique. Nos robots mobiles dotés de vision inspirés des insectes et de leurs circuits neurosensoriels sont avant tout - contrairement aux robots des laboratoires de robotique traditionnelle - des "robots de compréhension". Notre activité biorobotique consiste, en somme, à pousser la simulation jusqu’à une réalisation "hardware", qui a le mérite de pouvoir être testée dans un environnement réel. La démarche est apte à démontrer la robustesse (ou la fragilité) des principes invoqués et à nous éclairer sur la raison d’être de circuits neuroniques encore énigmatiques rencontrés dans les systèmes sensori-moteurs de l’homme et des animaux.