Dynamique des calculs dendritiques non linéaires dans les neurones pyramidaux corticaux et les interneurones – DyndriteSymphony

La puissance de calcul des neurones biologiques dans le cortex des mammifères dépasse largement celle de leurs homologues artificiels en raison de leurs structures dendritiques complexes et de leurs mécanismes dynamiques et actifs. Ces structures donnent lieu à une interaction complexe entre des mécanismes de gradient et tout-ou-rien, permettant aux neurones d'effectuer des calculs sophistiqués au-delà de la simple intégration. Malgré l'accumulation de preuves d'un comportement dendritique complexe, les neurones, en particulier les interneurones inhibiteurs, sont encore généralement considérés comme de simples intégrateurs. Nous proposons une vision alternative selon laquelle l'arbre dendritique est considéré comme une structure en réseau récurrente avec des dynamiques intra-dendritiques qui régissent la transformation de milliers d'entrées synaptiques en une sortie axonale. Pour étudier cette hypothèse, nous proposons d'utiliser des techniques optiques/optogénétiques avancées in vitro et in vivo pour évaluer l'impact des motifs synaptiques évoqués sur les dynamiques dendritiques. De plus, nous proposons d'utiliser des modèles synthétiques détaillés reconstruits à partir de morphologies et de biophysique neuronales réalistes pour examiner comment les neurones traitent ces entrées efficacement pour générer leur sortie. Nous développerons une théorie mathématique considérant les arbres dendritiques comme des structures de réseau dynamiques pour fournir un aperçu de leurs comportements et calculs spatio-temporels possibles. Enfin, nous évaluerons comment le dendrite en tant que réseau récurrent interagit avec le microcircuit cortical. Ce travail permettra non seulement d'avancer fondamentalement notre compréhension du calcul neuronal, mais aura également des implications considérables pour l'intelligence artificielle inspirée par les détails des neurones biologiques.