Développement de l’Audiosphère : une plateforme audio spatiale pour tester la catégorisation auditive naturaliste chez les animaux non-humains
Ce projet de thèse s’inscrit dans le cadre du projet Audiosphère, qui vise à établir un nouveau cadre expérimental et théorique pour comprendre comment les animaux forment et utilisent des catégories mentales auditives. Le projet étudie particulièrement les circuits cérébraux sous-jacents à la liaison entre les caractéristiques acoustiques abstraites et les actions comportementales, à travers trois phases : la détermination des catégories mentales auditives chez la souris, la caractérisation des circuits neuronaux de catégorisation, et le déploiement de ces catégories pour optimiser la flexibilité comportementale.
Cette thèse contribue à la première phase en développant les outils expérimentaux nécessaires aux études de catégorisation mentale auditive. L’objectif principal est de concevoir et réaliser un dispositif innovant de spatialisation sonore permettant de synthétiser des sources sonores, fixes ou mobiles, positionnées dans un demi-espace face à une souris maintenue en position d’écoute fixe.
Missions principales
1. Conception de l’antenne audio spatiale : Développer une antenne basée sur une technique de spatialisation par synthèse VBAP (Vector Base Amplitude Panning), adaptée aux contraintes de l’expérimentation sur petit animal. Cette technologie permettra de créer des sources sonores virtuelles précisément positionnées dans l’espace.
2. Réalisation du dispositif expérimental : Concevoir et assembler l’ensemble du système comprenant la structure mécanique, les chaînes audio multicanaux et le système de pilotage. Les chaînes audio seront optimisées pour fonctionner dans la gamme 1-20 kHz et, si possible, conçues pour étendre cette gamme jusqu’à 40 kHz. Le système sera transportable pour être installé ultérieurement dans un laboratoire de neurosciences.
3. Développement d’un système de caractérisation acoustique : Concevoir et réaliser un dispositif permettant de mesurer et valider les performances acoustiques de l’antenne. Ce système pourra initialement reposer sur un microphone mobile confronté à des simulations numériques, avec la perspective d’évoluer vers une antenne fixe de microphones pour une caractérisation spatiale complète.
4. Étude de faisabilité : Explorer les possibilités de restitution d’un paysage sonore tridimensionnel en utilisant des techniques avancées alternatives telles que la synthèse de front d’onde (WFS), l’Ambisonique d’ordre élevé (HOA) ou le beam forming. Ces techniques pourront être testées en comparaison avec le VBAP, soit théoriquement soit expérimentalement.
5. Mise en oeuvre expérimentale : Installer, tester et exploiter l’antenne pour réaliser des études de catégorisation mentale auditive chez la souris. Le système de stimulation audio devra être synchronisé avec un dispositif d’enregistrement de l’activité neuronale à haute densité spatiale (sondes Neuropixels). Cette phase impliquera l’analyse de signaux acoustiques et neuronaux.
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