Dynamique des Réseaux Hippocampo-Corticaux dans l’Apprentissage et la Mémoire – DyNet

La théorie de la mémoire « en deux étapes » postule que les traces mnésiques initialement formées dans l’hippocampe pendant l’éveil sont progressivement transférées vers le néocortex pendant le sommeil, où elles sont stockées et disponibles pour le rappel à long terme. Parmi les aires cibles, le cortex préfrontal médian (CPFm) reçoit des projections hippocampiques monosynaptiques. La coordination entre les deux structures implique plusieurs rythmes cérébraux comme le thêta (8 Hz) et les ondulations (200 Hz) hippocampiques, les ondes delta (0.1–4 Hz) corticales, et les fuseaux de sommeil (10–20 Hz) thalamo-corticaux. Ainsi, les oscillations thêta hippocampiques et corticales se coordonnent-elles pendant l’apprentissage, menant à l’émergence d’assemblées de neurones spécifiques, et des motifs d’activité liés à la tâche sont-ils réactivés pendant le sommeil, aussi bien dans l’hippocampe que dans le CPFm. Nous avons été les premiers à démontrer le rôle causal dans la consolidation des ondulations et des réactivations associées, et de leur coordination avec les ondes delta et les fuseaux de sommeil — des hypothèses fondatrices jamais encore validées. Pendant l’éveil, les traces mnésiques sont réactivées pour guider le comportement. L’hippocampe et le CPFm sont également impliqués dans ce processus. Par exemple, des motifs d’activité des neurones hippocampiques prédisent les choix à venir de l’animal dans des tâches spatiales, et cette modulation dépend de façon critique d’entrées du CPFm via des relais thalamiques.

Le but de ce projet est de proposer pour la première fois une analyse de la formation, de la consolidation et du rappel des traces mnésiques à la fois au niveau mésoscopique (oscillations) et dans plusieurs réseaux neuraux locaux (motifs de décharge spatio-temporels sur de larges ensembles de neurones), simultanément dans l’hippocampe et le CPFm, et d’apporter des preuves causales du rôle des motifs d’activité pertinents dans la mise en place des réseaux et des comportements, en utilisant des technologies innovantes qui permettent une précision spatio-temporelle inédite. Nous combinerons des systèmes optiques et électrophysiologiques de pointe, ainsi que des outils optogénétiques, pour étudier le codage neural de la formation et du rappel des traces mnésiques dans l’hippocampe et le CPFm. Nous enregistrerons simultanément des champs de potentiel locaux et des centaines de neurones isolés pendant plusieurs jours d’affilée, et altérerons dynamiquement l’activité de ces neurones pendant que les animaux libres de leurs mouvements seront engagés dans des tâches de mémoire spatiale et pendant leur sommeil. En modifiant ou en reproduisant des motifs endogènes, nous serons capables de tester directement leurs rôles causaux dans la mémoire.