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Surveillance sélective en temps réel de différents types neuronaux dans le cerveau

Le processus cognitif se définit par l’action collective de milliards de neurones dans le cerveau. Le cerveau est composé de différents types de neurones, en fonction de la morphologie, de la connectivité et de l’expression génétique. En particulier, les neurones du cortex des mammifères peuvent être divisés en deux grandes catégories : les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs. Un dysfonctionnement des réseaux de cellules inhibitrices peut provoquer des troubles neurologiques débilitants observés, par exemple, dans l’épilepsie. Ainsi, une surveillance des potentiels électriques (« pointes ») émis par des neurones précis, peut-être en temps réel, permettra d’ouvrir de nouvelles pistes pour mieux comprendre les réseaux neuronaux in vivo et d’élaborer de nouvelles approches thérapeutiques.

Ce projet vise à détecter, à trier et à classer en temps réel l’activité de pointes des différents types de neurones dans le cerveau. Les résultats de ce projet donneront les bases nécessaires à la compréhension de la dynamique des neurones in vivo et au développement de stratégies thérapeutiques et scientifiques en circuit fermé. En outre, le projet permettra d’offrir un solide environnement de recherche, ainsi que des occasions d’échange et de renforcement des capacités aux étudiants diplômés et aux chercheurs basés en Argentine et au Mexique.

Il est dirigé au Canada par l’Université McGill, en collaboration avec l’Université de Tel-Aviv en Israël, l’Universidad Nacional Autónoma de México et l’Universidad de Buenos Aires en Argentine.

Ce projet a été retenu aux fins de financement au cours du quatrième concours de recherche du Programme conjoint canado-israélien de recherche en santé. Il s’agit d’un partenariat entre le CRDI, les Instituts de recherche en santé du Canada, l’Azrieli Foundation et l’Israel Science Foundation.

No projet
108877
État du projet
Actif
Durée
36 months
Agent(e) responsable du crdi
Fabiano Santos
Financement total
CA$ 669,900.00
Programmes
Santé mondiale
Programme de recherche en santé Canada-Israël
Pays de l’institution
Canada
Chargé(e) de projet
Adrien Peyrache
Institution
The Royal Institution for the Advancement of Learning/McGill University

Résultats

Querying hippocampal replay with subcortical inputs

Querying hippocampal replay with subcortical inputs

Article

During sleep, the hippocampus recapitulates neuronal patterns corresponding to behavioral trajectories during previous experiences. This hippocampal replay supports the formation of long-term memories. Yet, whether replay originates within the hippocampal circuitry or is initiated by extrahippocampal inputs is unknown. Here, I review recent findings regarding the organization of neuronal activity upstream to the hippocampus, in the head-direction (HD) and grid cell networks, and its relationship to replay. I argue that hippocampal activity at the onset of replay is under the influence of signals from primary spatial areas. In turn, hippocampal replay resets the HD network activity to select a new direction for the next replay event. This reciprocal interaction between the HD network and the hippocampus may be essential in grounding meaning to hippocampal activity, specifically by training decoders of hippocampal sequences. Neuronal dynamics in thalamo-hippocampal loops may thus be instrumental for memory processes during sleep.

Auteur ou autrice(s) : Peyrache, Adrien

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Reciprocal feature encoding by cortical excitatory and inhibitory neurons

Reciprocal feature encoding by cortical excitatory and inhibitory neurons

Article

In the cortex, the interplay between excitation and inhibition determines the fidelity of neuronal representations. However, while the receptive fields of excitatory neurons are often fine-tuned to the encoded features, the principles governing the tuning of inhibitory neurons are still elusive. We addressed this problem by recording populations of neurons in the postsubiculum (PoSub), a cortical area where the receptive fields of most excitatory neurons correspond to a specific head-direction (HD). In contrast to PoSub-HD cells, the tuning of fast-spiking (FS) cells, the largest class of cortical inhibitory neurons, was broad and heterogeneous. However, we found that PoSub-FS cell tuning curves were often fine-tuned in the spatial frequency domain, which resulted in various radial symmetries in their HD tuning. In addition, the average frequency spectrum of PoSub-FS cell populations was virtually indistinguishable from that of PoSub-HD cells but different from that of the upstream thalamic HD cells, suggesting that this population cotuning in the frequency domain has a local origin. Two observations corroborated this hypothesis. First, PoSub-FS cell tuning was independent of upstream thalamic inputs. Second, PoSub-FS cell tuning was tightly coupled to PoSub-HD cell activity even during sleep. Together, these findings provide evidence that the resolution of neuronal tuning is an intrinsic property of local cortical networks, shared by both excitatory and inhibitory cell populations. We hypothesize that this reciprocal feature encoding supports two parallel streams of information processing in thalamocortical networks.

Auteur ou autrice(s) : Duszkiewicz, Adrian J., Carrasco, Sofia Skromne, Orhan, Pierre, Brown, Eleanor H., Owczarek, Eliott, Vite, Gilberto R., Wood, Emma R., Peyrache, Adrien

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