Temporal coding and cellular synchronization in the superior colliculus
(1999)
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- Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse fait ressortir le contraste actuel entre, d’un côté, la facilité de produire des modèles complexes de réseaux de neurones et, de l’autre, la difficulté d’analyser le traitement de l’information effectué par le système nerveux. <BR> La première partie de ce travail met en valeur le rôle majeur joué par quelques connexions inhibitrices dans la dynamique d’un vaste modèle de réseau de neurones. Notre compréhension de l’activité du réseau et du régime d’oscillations synchrones provient de l’étude des paramètres de la simulation. La fréquence des oscillations est modulée de façon prépondérante par les propriétés des neurones inhibiteurs et leurs connexions. Ces neurones inhibiteurs rythment l’activité du réseau, tandis que les neurones excitateurs amplifient ses entrées de sorte que les oscillations surviennent dès les bas régimes. Un autre aspect important de ces simulations est la possibilité qu’ont les neurones inhibiteurs de faire taire complètement les neurones excitateurs lorsque les entrées du réseau couvrent une grande partie de sa surface. Par conséquent, la configuration spatiale des entrées pourrait être le moyen utilisé par le système nerveux pour activer ou inhiber un réseau entier, et ce uniquement par l’entremise d’entrées excitatrices. Cette caractéristique de la réponse du réseau est donc entièrement dynamique et n’a jamais été étudiée auparavant. L’importance des neurones inhibiteurs dans le traitement de l’information est peu connu et il existe dès lors un besoin urgent de nouvelles données expérimentales permettant d’explorer leur fonction. <BR> Les progrès informatiques réalisés ces dernières années permettent également d’analyser les données expérimentales pour en dégager les preuves statistiques d’un excès de cohérence entre deux groupes de cellules. A cette fin, nous avons développé une méthode de calcul originale qui permet de déterminer les moments où se produisent des excès de synchronisation, même si les décharges cellulaires sont non-stationnaires. La condition d’une décharge stationnaire n’est en générale pas rencontrée dans les enregistrements effectués chez l’animal éveillé, si bien que cette nouvelle méthode est susceptible d’être appliquée à de nombreux domaines de l’électrophysiologie. ;<BR> Les enregistrements effectués dans les colliculus supérieur ont montré que pendant la présentation d’une cible lumineuse en mouvement, il existe un excès de synchronisation entre les décharges des cellules voisines. Ces cellules émettent de brèves bouffées de potentiels d’action qui sont synchronisées de façon très précise. Les événements synchrones ainsi formés constituent un signal très contrasté, dont on a pu démontrer par des méthodes de perturbation que l’analyse de leur précision temporelle était impossible avec les outils statistiques actuels. <BR> Cependant, ces expériences fournissent la preuve que les décharges cellulaires dans le CS sont synchronisées avec une haute précision. Elles illustrent aussi deux types de corrélation cellulaire. Le premier est oscillatoire avec une fréquence de 65Hz, et plaide en faveur d’un mécanisme indépendant des oscillations corticales qui surviennent à une fréquence de 40 Hz. Le second type de corrélation est défini par l’existence sur l’histogramme de corrélation croisée d’un pic central et de deux vallées adjacentes. Grâce à un modèle, nous avons montré que ce type de corrélation peut être dû à une entrée inhibitrice commune aux deux cellules et directement proportionnelle à leur activité antérieure (common inhibitory feedback with delay). L’étude de ce type de corrélation dans d’autres préparations expérimentales permettrait aussi de mieux comprendre la dynamique des cellules inhibitrices
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Pauluis, Q. (1999). Temporal coding and cellular synchronization in the superior colliculus. https://hdl.handle.net/2078.5/111060