Rôle de la synapse pour le codage prédictif dans le cortex cérébelleux – SynPredict

Une propriété essentielle du cerveau, dans son interaction avec le monde, est sa capacité à prédire les évènements futurs et à mettre à jour continuellement les représentations internes. Le cervelet est souvent considéré comme une structure dans laquelle les prédictions peuvent être efficacement générées et mises à jour pour être utilisées par d'autres régions du cerveau. Néanmoins, les mécanismes synaptiques, neuronaux et les circuits qui sous-tendent la capacité du cervelet à réaliser l'intégration multimodale et temporelle requises pour générer des prédictions sensorielles et temporelles ne sont pas connus, bien que des déficits dans ces opérations contribuent aux symptômes de maladies psychiatriques telles que la schizophrénie et les troubles du spectre autistique. Au sein du cortex cérebelleux, il est généralement admis que la couche d'entrée effectue une expansion et une sparsification de l'information provenant des stimuli sensoriels internes et externes, afin d'élaborer une représentation détaillée des informations contextuelles et de leurs caractéristiques temporelles . Récemment, le porteur de ce projet a identifié un nouveau mécanisme cellulaire susceptible d’améliorer considérablement la représentation du contexte dans les GC ; ce mécanisme est fondé sur l'innervation multisensorielle des cellules en grain et sur la diversité fonctionnelle des synapses portant différentes informations sensorielles. Le consortium réuni autour de ce projet combinera des approches cellulaires, informatiques, de neuroscience des systèmes et de neurosciences comportementales pour examiner comment la diversité synaptique et la dynamique de décharge des entrées sont effectivement utilisées par le cervelet pour prédire les événement sensoriels futurs. Notre hypothèse est que la diversité de la fonction synaptique dans la couche d'entrée du cervelet est critique pour encoder des séquences temporelles de stimuli auditifs, somato-sensoriels, corticaux et des informations provenant d’aires corticales supérieures nécessaires à la prédiction des stimuli sensoriels attendus, permettant ainsi au cervelet de détecter des signaux sensoriels internes et externes non congruents.

Cette étude ambitionne à effectuer une avancée importante dans la mise en correspondance des propriétés des synapses et de la fonction cérébrale. Très peu d’études ont jusqu’à présent démontré un rôle pour la dynamique synaptique dans le traitement et le comportement des circuits. En outre, nous proposons un mécanisme novateur pour résoudre une question ancienne, mais non résolue, sur la façon dont le cervelet effectue un contrôle temporel extrêmement précis de sa sortie. Enfin, puisque des déficits de la prédiction effectuée par le cervelet peuvent sous-tendre les maladies psychiatriques, notre travail posera les fondations pour la compréhension des déficits d'intégration multimodale et temporelle contribuant aux troubles du spectre autistique et à la schizophrénie.