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Publications

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Soutenance de thèse

Tracking changes in complex auditory scenes along the cortical pathway

Intervenant(s)
Jennifer Lawlor
Informations pratiques
26 octobre 2018
14h
Lieu

Dussane, 24 rue Lhomond, 75005 Paris

LNC2

Navigating a busy street while talking on the phone is trivial for a majority of the population. However, how the brain extracts the relevant information from the ever-changing and cluttered acoustic environment to produce the appropriate behavior remains poorly understood. The proposed thesis investigates neural basis of the extraction of relevant information in complex continuous streams for goal-directed behavior using a combination techniques linking electrophysiology to psychophysics. Humans and ferrets performed a similar change detection task that consisted of reporting changes in the underlying statistics of a tone cloud. The brain electrical activity was recorded (scalp level for humans and cell level for ferrets) while subjects engaged in the task. Overall, we find area-specific cortical responses: change-related responses are generalized along the cortical pathway. In addition, task engagement strongly modulates the frontal cortex where decision-related responses are found.

Jury: 

- Stephen David, OHSU, Rapporteur, Président du jury
- Andrew King, Oxford University, Rapporteur
- Kishore Kuchibhotla, Johns Hopkins University, Membre du jury
- Srdjan Ostojic, Ecole Normale Supérieure, Membre du jury

 

Publication
Mis à jour
29 octobre 2018
LNC2

Illusions d’optique & choix économiques

Bavard S(1), Lebreton M (2), Khamassi M(3), Coricelli G(4), Palminteri S.(5) Reference-point centering and range-adaptation enhance human reinforcement learning at the cost of irrational preferences. Nature Communications (2018).
 

“Les cercles de Titchener” est une illusion d’optique découverte par le psychologue allemand du XIXe siècle Hermann Ebbinghaus qui montre clairement que la perception de la taille d’un objet est influencée par la taille des objets qui l’entourent. La perception des objets (taille, couleur) dépend donc du contexte dans lequel ils sont représentés. Voici un fait établi dans le domaine de la décision visuelle.  

Cercles de Titchner
Figure : les cercles de Titchener


Dans des travaux de recherche publiés le 29 octobre 2018 dans la revue Nature Communications, Stefano Palminteri et son équipe ont voulu savoir si les mêmes distorsions cognitives s’appliquent à un domaine apparemment très éloigné de l’optique : la décision économique.  

Pour ce faire, les chercheurs ont mis en place un protocole expérimental dans lequel ils ont demandé à des sujets de choisir de façon répétée des symboles abstraits associés à différentes valeurs monétaires. Dans un premier contexte (le contexte dit “généreux”), l’un des symboles rapportait en moyenne 75 centimes d’euros, et le second, 25 centimes d’euros. Dans un deuxième contexte (le contexte “avare”), les valeurs monétaires associées aux symboles étaient dix fois plus petites: 7,5 cents et 2,5 cents. Après une phase d’apprentissage durant laquelle les participants ont développé une préférence tout à fait rationnelle pour le symbole rapportant 75 cents dans le contexte “généreux” et pour celui rapportant 7,5 cents dans le contexte “avare”, les auteurs ont demandé aux mêmes participants de choisir entre le symbole rapportant 25 cents et celui rapportant 7,5 cents. Contrairement aux prédictions du modèle standard du choix rationnel, dans ce dernier choix les sujets ont montré une préférence marquée pour le symbole moins avantageux (7,5 cents). 

Pour expliquer ce résultat contre-intuitif, les auteurs proposent un modèle mathématique d’apprentissage qui déforme les valeurs économiques en fonction de leur contexte, un peu comme ce que l’on observe dans les illusions d’optique. Ainsi, le symbole rapportant 25 cents, qui était comparé à un symbole rapportant 75 cents, est perçu comme moins désirable qu’un symbole rapportant bien moins (7,5 cents), mais précédemment perçu comme le plus avantageux dans son contexte.  

CerclesBis
Un  résultat similaire avait été montré par l’équipe du Prof. Kacelnik à Oxford chez les étourneaux, en utilisant de la nourriture à la place de l’argent. Les résultats de l’équipe de S. Palminteri montrent que le choix des sommes d’argent est aussi impactés par ce biais qui aurait des racines évolutionnairement anciennes.

Enfin, ces résultats montrent que le modèle de préférence rationnelle, qui forme la base de nombreuses théories économiques, est caduque car nos préférences sont déformées par le contexte dans lequel elles sont acquises,  ce qui génère inévitablement des choix - apparemment - irrationnels. 

Une modification de ces influences contextuelles peut-elle expliquer des comportements à risque tels que les addictions pharmacologiques et comportementales ? Voici la question à laquelle Stefano Palminteri et son équipe tentent désormais de trouver une réponse.
 

References :

Bavard S(1), Lebreton M (2), Khamassi M(3), Coricelli G(4), Palminteri S.(5) Reference-point centering and range-adaptation enhance human reinforcement learning at the cost of irrational preferences.Nature Communications (2018).

(1) LNC2/ENS 
(2) Université de Genève
(3) Sorbonne Université 

(4) Université de la Californie du Sud 
(5) LNC2/ENS

Pompilio L and Kacelnik A. Context-dependent utility overrides absolute memory as a determinant of choicePNAS (2009).

Contact : Stefano Palminteri – 
stefano.palminteri@ens.fr   

Publication
Mis à jour
29 octobre 2018
LNC2

Illusions d’optique & choix économiques

Bavard S(1), Lebreton M (2), Khamassi M(3), Coricelli G(4), Palminteri S.(5) Reference-point centering and range-adaptation enhance human reinforcement learning at the cost of irrational preferences. Nature Communications (2018).
 

“Les cercles de Titchener” est une illusion d’optique découverte par le psychologue allemand du XIXe siècle Hermann Ebbinghaus qui montre clairement que la perception de la taille d’un objet est influencée par la taille des objets qui l’entourent. La perception des objets (taille, couleur) dépend donc du contexte dans lequel ils sont représentés. Voici un fait établi dans le domaine de la décision visuelle.  

Cercles de Titchner
Figure : les cercles de Titchener


Dans des travaux de recherche publiés le 29 octobre 2018 dans la revue Nature Communications, Stefano Palminteri et son équipe ont voulu savoir si les mêmes distorsions cognitives s’appliquent à un domaine apparemment très éloigné de l’optique : la décision économique.  

Pour ce faire, les chercheurs ont mis en place un protocole expérimental dans lequel ils ont demandé à des sujets de choisir de façon répétée des symboles abstraits associés à différentes valeurs monétaires. Dans un premier contexte (le contexte dit “généreux”), l’un des symboles rapportait en moyenne 75 centimes d’euros, et le second, 25 centimes d’euros. Dans un deuxième contexte (le contexte “avare”), les valeurs monétaires associées aux symboles étaient dix fois plus petites: 7,5 cents et 2,5 cents. Après une phase d’apprentissage durant laquelle les participants ont développé une préférence tout à fait rationnelle pour le symbole rapportant 75 cents dans le contexte “généreux” et pour celui rapportant 7,5 cents dans le contexte “avare”, les auteurs ont demandé aux mêmes participants de choisir entre le symbole rapportant 25 cents et celui rapportant 7,5 cents. Contrairement aux prédictions du modèle standard du choix rationnel, dans ce dernier choix les sujets ont montré une préférence marquée pour le symbole moins avantageux (7,5 cents). 

Pour expliquer ce résultat contre-intuitif, les auteurs proposent un modèle mathématique d’apprentissage qui déforme les valeurs économiques en fonction de leur contexte, un peu comme ce que l’on observe dans les illusions d’optique. Ainsi, le symbole rapportant 25 cents, qui était comparé à un symbole rapportant 75 cents, est perçu comme moins désirable qu’un symbole rapportant bien moins (7,5 cents), mais précédemment perçu comme le plus avantageux dans son contexte.  

CerclesBis
Un  résultat similaire avait été montré par l’équipe du Prof. Kacelnik à Oxford chez les étourneaux, en utilisant de la nourriture à la place de l’argent. Les résultats de l’équipe de S. Palminteri montrent que le choix des sommes d’argent est aussi impactés par ce biais qui aurait des racines évolutionnairement anciennes.

Enfin, ces résultats montrent que le modèle de préférence rationnelle, qui forme la base de nombreuses théories économiques, est caduque car nos préférences sont déformées par le contexte dans lequel elles sont acquises,  ce qui génère inévitablement des choix - apparemment - irrationnels. 

Une modification de ces influences contextuelles peut-elle expliquer des comportements à risque tels que les addictions pharmacologiques et comportementales ? Voici la question à laquelle Stefano Palminteri et son équipe tentent désormais de trouver une réponse.
 

References :

Bavard S(1), Lebreton M (2), Khamassi M(3), Coricelli G(4), Palminteri S.(5) Reference-point centering and range-adaptation enhance human reinforcement learning at the cost of irrational preferences.Nature Communications (2018).

(1) LNC2/ENS 
(2) Université de Genève
(3) Sorbonne Université 

(4) Université de la Californie du Sud 
(5) LNC2/ENS

Pompilio L and Kacelnik A. Context-dependent utility overrides absolute memory as a determinant of choicePNAS (2009).

Contact : Stefano Palminteri – 
stefano.palminteri@ens.fr   

Publication
Mis à jour
21 novembre 2018
IJN
LNC2

Contrasting temporal difference and opportunity cost reinforcement learning in an empirical money-emergence paradigm

On November 15th, the scientific journal PNAS published a study about the emergence of money from the cognitive science point of view. This study  is the result of the collaboration between two laboratories of the Département d’Etudes Cognitives (DEC) of https://www.ens.fr/en: Laboratoire de Neurosciences Cognitives Computationnelles (LNC2) and Institut Jean Nicod  (IJN). It highlights the basic cognitive mechanisms that underlie the emergence of money. Simple reinforcement learning mechanisms and early recognition of opportunity costs are sufficient for setting up and stabilizing monetary exchanges. 

 

PNAS

In this study, reinforcement learning models that are not classically used in experimental economics has been applied to a multistep exchange task of the emergence of money derived from a classic search-theoretic paradigm for the emergence of money. This method allowed the researchers to highlight the importance of counterfactual feedback processing of opportunity costs in the learning process of speculative use of money and the predictive power of reinforcement learning models for multistep economic tasks. Those results constitute a step toward understanding the learning processes at work in multistep economic decision-making and the cognitive microfoundations of the use of money.

Abstract : 

Money is a fundamental and ubiquitous institution in modern economies. However, the question of its emergence remains a central one for economists. The monetary search-theoretic approach studies the conditions under which commodity money emerges as a solution to override frictions inherent to interindividual exchanges in a decentralized economy. Although among these conditions, agents’ rationality is classically essential and a prerequisite to any theoretical monetary equilibrium, human subjects often fail to adopt optimal strategies in tasks implementing a search-theoretic paradigm when these strategies are speculative, i.e., involve the use of a costly medium of exchange to increase the probability of subsequent and successful trades. In the present work, we hypothesize that implementing such speculative behaviors relies on reinforcement learning instead of lifetime utility calculations, as supposed by classical economic theory. To test this hypothesis, we operationalized the Kiyotaki and Wright paradigm of money emergence in a multistep exchange task and fitted behavioral data regarding human subjects performing this task with two reinforcement learning models. Each of them implements a distinct cognitive hypothesis regarding the weight of future or counterfactual rewards in current decisions. We found that both models outperformed theoretical predictions about subjects’ behaviors regarding the implementation of speculative strategies and that the latter relies on the degree of the opportunity costs consideration in the learning process. Speculating about the marketability advantage of money thus seems to depend on mental simulations of counterfactual events that agents are performing in exchange situations.

Reference: Lefebvre, Germain, Nioche, Aurélien and Bourgeois-Gironde, Sacha and Palminteri, Stefano (Nov. 2018). Contrasting temporal difference and opportunity cost reinforcement learning in an empirical money-emergence paradigmPNAS. DOI: 10.1073/pnas.1813197115
 

Contacts:

Sacha Bourgeois-Gironde – sbgironde@gmail.com
Institut Jean-Nicod 
UMR CNRS 8129
Pavillon Jardin
Ecole Normale Supérieure, 29 rue d'Ulm
F-75005 Paris, France 

Stefano Plaminteri - stefano.palminteri@ens.fr
Laboratoire de Neurosciences Cognitives Computationnelles
UMR INSERM
Ecole Normale Supérieure, 29 rue d'Ulm
F-75005 Paris, France

 

Publication
Mis à jour
21 novembre 2018
IJN
LNC2

L'émergence de la monnaie du point de vue des sciences cognitives

Cette étude publiée le 15 novembre dans journal scientifique PNAS est le fruit de la collaboration entre des chercheurs de deux laboratoires de DEC, le Laboratoire de Neurosciences Cognitives Computationnelles (LNC2) et l'Institut Jean Nicod (IJN). Elle met en évidence les mécanismes cognitifs de base qui sous-tendent l'émergence de la monnaie. De simple mécanismes d'apprentissage par renforcement et de prise en compte anticipée de coûts d'opportunité sont suffisants pour la mise en place et la stabilisation des échanges monétaires. Elle étend également l'application des modèles d'apprentissage par renforcement à des environnements de décision économique plus complexe que ceux habituellement envisagés en neurosciences computationnelles. Cette étude constitue une avancée dans la compréhension des micro-fondations cognitives d'une institution macroéconomique complexe comme la monnaie. Elle pose les bases de futures explorations sur le thème de l'adéquation entre le cerveau humain et le fonctionnement des systèmes économiques.

 

PNAS
La monnaie est au centre de la vie économique. Elle est le lien particulier qui rattache l'individu au système économique dans son ensemble. Son efficacité tient au fait qu'elle réunit en un simple objet (pièce, billet, signaux électroniques, etc.) une série de propriétés remarquables: moyen d'échange, réserve de valeur, liquidité, fongibilité, unité de compte, facilité d'usage...

La manière dont la monnaie a émergé est une question centrale pour les économistes. Les auteurs de cet article se posent à leur tour la question suivante : quelles capacités de l'esprit humain sont nécessaires pour qu'un système d'échange monétaire se mette en place et se stabilise?

L'approche économique classique sur l'émergence de la monnaie présuppose une rationalité parfaite de la part des individus. Les auteurs montrent que des capacités très basiques de la cognition humaine suffisent au contraire à l'émergence de la monnaie, y compris dans ses usages complexes et sophistiqués comme la spéculation. Des modes d'apprentissage par renforcement prédisent mieux l'émergence de la monnaie que les modèles économiques basés sur des anticipations rationnelles. 

Il est donc frappant qu'un mécanisme économique aussi complexe que la monnaie ne requiert que peu de capacité cognitive humaine en vue de son fonctionnement. Mais précisément, on peut penser que la prévalence des échanges monétaires et la forme moderne qu'ont prise nos économies tient à cette facilité cognitive de la monnaie. Cet article invite donc également à une réflexion sur l'adéquation entre des capacités cognitives humaines limitées et la complexité de la vie économique.

L'originalité de cette publication vient de son angle d'étude tout à fait exceptionnel, celui des sciences cognitives. 


Référence : Lefebvre, Germain, Nioche, Aurélien and Bourgeois-Gironde, Sacha and Palminteri, Stefano (Nov. 2018). Contrasting temporal difference and opportunity cost reinforcement learning in an empirical money-emergence paradigmPNAS. DOI: 10.1073/pnas.1813197115
 

Contacts :

Sacha Bourgeois-Gironde – sbgironde@gmail.com
Institut Jean-Nicod 
UMR CNRS 8129
Pavillon Jardin
Ecole Normale Supérieure, 29 rue d'Ulm
F-75005 Paris, France 

Stefano Plaminteri - stefano.palminteri@ens.fr
Laboratoire de Neurosciences Cognitives Computationnelles
UMR INSERM
Ecole Normale Supérieure, 29 rue d'Ulm
F-75005 Paris, France

 

Lab meeting

Lab Meeting

Intervenant(s)
Damiano Azzalini
Informations pratiques
23 novembre 2018
12:00-1:00pm
Lieu

LNC² - 2nd floor

LNC2

Title: "Neural responses to heartbeats in vmPFC impact value representation during preference-based decisions"

Lab meeting

Lab Meeting

Intervenant(s)
Damiano Azzalini
Informations pratiques
23 novembre 2018
12:00-13:00
Lieu

LNC² - 2ème étage

LNC2

Titre : "Neural responses to heartbeats in vmPFC impact value representation during preference-based decisions"

Special event
Mis à jour
29 novembre 2018

La Semaine du cerveau 2019 at ENS

The 21st edition of La Semaine du cerveau will take place from March 11 to 17, 2019. Four talks are organized at ENS from March 11 to 15, 2019 in Jaurès at 7:30pm. This event is open to the general public. Conferences are in French.  Online registration: https://semaineducerveauens.eventbrite.fr


SDC

Programme:

March 12
Nura Sidarus (DEC, ENS) 
La liberté vue par les neurosciences


Que signifie être libre? Normalement, on se sent libre de faire nos propres choix. Néanmoins, notre environnement peut nous influencer, même sans que l'on s'en aperçoive ! Dans ce cas, sommes-nous responsables de nos actions? Venez découvrir ce que les neurosciences cognitives nous apprennent sur la liberté humaine. 

March 13
Elena Pasquinelli (DEC/ENS) 
Esprit critique es tu là?  


Sommes-nous capables d’esprit critique? Peut-on outiller l’esprit critique? Mais surtout: savons-nous de quoi nous parlons lorsque nous utilisons ces mots? Nous allons puiser dans le réservoir des sciences cognitives - et des sciences tout court - pour nous en faire une idée.

March 14
Charlotte Jacquemot (DEC/ENS) 
On ne montre pas du doigt !


Montrer du doigt ne s’apprend pas mais apparaît de manière naturelle chez tous les enfants dès leur plus jeune âge. Pourtant, rapidement les adultes vont leur apprendre à ne pas montrer du doigt une autre personne. Quel est le rôle de ce geste ? Pourquoi s’empêche-t-on de montrer du doigt une autre personne, alors qu’il n’y aucun tabou à montrer du doigt un objet ? Est-ce un effet de la culture ou existe-t-il des bases neurobiologiques qui expliquent cette différence entre objet et personne ? Dans cette conférence, j’aborderai ces questions en présentant des données récentes de patients avec une lésion cérébrale et de sujets sains.

March 15
German Sumbre (IBENS) 
Ethologie: une introduction au comportement animal


Le séminaire décrira des principes de l’éthologie moderne qui contrôlent le comportement et les processus cognitives des animaux et de l'être humain. Nous discuterons principalement sur des comportements innés et des comportements acquis, et nous découvrirons la basse neuronale de certains comportements.

Evénement
Mis à jour
29 novembre 2018

Semaine du cerveau 2019 à l'ENS. Pre-programme

La 21e édition de la Semaine du cerveau a lieu du 11 au 17 mars 2019. L'ENS organise 4 conférences à cette occasion du 12 au 15 mars en salle Jaurès à 19h30. Cet évenement est ouvert au grand public. L'inscription en ligne est recommandée : https://semaineducerveauens.eventbrite.fr.

SDC

Programme :

Mardi 12 mars
Nura Sidarus (DEC, ENS) 
La liberté vue par les neurosciences


Que signifie être libre? Normalement, on se sent libre de faire nos propres choix. Néanmoins, notre environnement peut nous influencer, même sans que l'on s'en aperçoive ! Dans ce cas, sommes-nous responsables de nos actions? Venez découvrir ce que les neurosciences cognitives nous apprennent sur la liberté humaine. 

Mercredi 13 mars
Elena Pasquinelli (DEC/ENS) 
Esprit critique es tu là?  


Sommes-nous capables d’esprit critique? Peut-on outiller l’esprit critique? Mais surtout: savons-nous de quoi nous parlons lorsque nous utilisons ces mots? Nous allons puiser dans le réservoir des sciences cognitives - et des sciences tout court - pour nous en faire une idée.

Jeudi 14 mars
Charlotte Jacquemot (DEC/ENS) 
On ne montre pas du doigt !


Montrer du doigt ne s’apprend pas mais apparaît de manière naturelle chez tous les enfants dès leur plus jeune âge. Pourtant, rapidement les adultes vont leur apprendre à ne pas montrer du doigt une autre personne. Quel est le rôle de ce geste ? Pourquoi s’empêche-t-on de montrer du doigt une autre personne, alors qu’il n’y aucun tabou à montrer du doigt un objet ? Est-ce un effet de la culture ou existe-t-il des bases neurobiologiques qui expliquent cette différence entre objet et personne ? Dans cette conférence, j’aborderai ces questions en présentant des données récentes de patients avec une lésion cérébrale et de sujets sains.

Vendredi 15 mars
German Sumbre (IBENS) 
Ethologie: une introduction au comportement animal


Le séminaire décrira des principes de l’éthologie moderne qui contrôlent le comportement et les processus cognitives des animaux et de l'être humain. Nous discuterons principalement sur des comportements innés et des comportements acquis, et nous découvrirons la basse neuronale de certains comportements.