Les base fonctionnelles synaptiques et intrinsèques pour la vision – FUNVISYNIN

Le traitement neuronal de la scène visuelle dans le cortex visuel primaire a fourni, depuis 40 ans, un paradigme à l'étude du fonctionnement du cortex. Ainsi un très grand nombre de données ont illuminé les propriétés fonctionnelles des neurones du cortex visuel, leur cytologie et leurs relations anatomiques. Seulement, certaines questions basiques restent non résolues : Quel circuit correspond véritablement aux champs récepteurs classiques et non classiques, tels que la sélectivité à la direction et à l'orientation d'une image ? Quelles sont les contributions relatives des patrons de connections synaptiques et des propriétés cellulaires intrinsèques par rapport à ces fonctions ? Ce projet cherche à répondre à ces questions, concentrons en particulier sur la cellule principale saisissons le cortex, le neurone excitatrice, via une approche combinant l'électrophysiologie, l'histologie et la théorie.
Notre stratégie est l'enregistrement intracellulaire in vivo de neurones excitateurs « regular-adapting » du cortex visuel du rat et du chat par la technique de patch. Cette méthode nous permettra d'obtenir les données grâce auxquelles nous caractériserons les propriétés intrinsèques des ces neurones en comparant les propriétés de décharge en réponse à un courrant ou à une stimulation synaptique, simulée par dynamic clamp. Tout en faisant le lien avec la dynamique de la réponse visuelle, nous étudierons également, la dépendance du seuil à l'histoire du activité, comment le I-NaP et l'inhibition shuntant peut moduler la fonction de transfère neuronale, et comment le courrant K I-C permet une réponse transitoire à grande fréquence dans ces neurones. Sur ces mêmes neurones, nous étudierons les dynamiques de stimulations synaptiques visuellement évoquées en mesurant comment la spécificité d'excitation et d'inhibition du stimulus est reliée au champ récepteur, et comment la sélectivité évolue durant la réponse. Nous étudierons ces dynamiques de réponses pour des échelles de temps comparables à celles des mouvements naturels des yeux. Nous étudierons l'implication de la variabilité des entrés dans la variabilité de la réponse sous et au dessus du seuil, et nous mesurerons l'impacte de l'inhibition de shunt soit visuellement évoquées soit artificielle. Nous mesurerons aussi es LFP et l'EEG, ce qui nous permettra d'estimer l'ampleur des entrées synaptiques dues aux oscillations corticales. L'électrophysiologie sera complétée par les données histologiques sur le circuit afférent du neurone enregistré, et par de la carte d'orientation sélectivité. L'histologie est basée sur une nouvelle technique qui permet de révéler l'anatomie du neurone enregistré ainsi que de ceux en amont. Enfin, nous intégrerons ces données dans des modèles biophysiques et formels, pour évaluer les hypothèses sur la génération de la réponse visuelle et les dynamiques du réseau.
Contrairement à l'idée que de simples unités integrate and fire suffisent à expliquer l'expression des champs récepteurs, si ils sont correctement connectés, nous pensons montrer que les propriétés biophysiques d'un seul neurone sont critiques à l'établissement de celui-ci. Cette analyse sera renforcée par l'établissement de la première la carte histologique du circuit en amont du neurone enregistré et par sa localisation dans la carte d'orientation sélective. Les modèles cellulaires biophysiques et formels nous permettrons de créer de nouvelles théories d'architecture corticale. Enfin, nous aurons élaboré la création de techniques innovantes, comme le dynamic clamp in vivo des neurones corticaux ou le traçage rétrograde trans-synaptique des afférence.d'un neurone identifié électrophysiologiquement, qui seront applicable dans de nombreux autres domaine de la recherche neurophysiologique.