Un réseau temporo-frontal soutenant des états cognitifs indépendant des stimulus ou induite par les stimulus

A prefrontal–temporal network underlying state changes between Stimulus-Driven and Stimulus-Independent Cognition

• Auteur / Autrice : Tomas Ossandon Valdes
• Direction : Jean-Philippe Lachaux, Olivier Bertrand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 14/12/2010
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Neurosciences et Cognition (NSCo) (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Dynamique Cérébrale et Cognition
• Jury : Président / Présidente : Rémi Gervais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Antoine Lutz, Michel Le Van Quyen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Attention

Crâne

Épilepsie

Mots clés libres

Electro-encephalogramme intracrânien

Oscillation Gamma

Désactivation gamma

Epilepsie

Attention

Recherche visuelle

Default-mode network

Gamma-band activity

Gamma-band suppression

Goal-directed behavior

Attention

Visuel search

Epilepsy

Résumé

Le cerveau présente des fluctuations de son activité qui reflètent différents niveaux d’engagement avec le monde extérieur. Le traitement des stimuli externes n’est pas seulement associé avec une augmentation du métabolisme cérébrale, mais également avec une désactivation importante dans un ensemble des structures spécifiques connus sous le nom de ‘Default-Mode Network’ (DMN, réseau par défaut). Le rôle du DMN reste énigmatique en partie parce que ses corrélats électrophysiologiques et sa dynamique temporelle sont encore mal compris. En utilisant des enregistrements éléctrophysiologiques intracrânien chez le patient épileptique, nous démontrons que la population neuronale de ce réseau montre des suppressions de l’activité gamma (60-140 Hz). Plus important, nous montrons de quelle manière le profil temporale (en millisecondes) et l’amplitude de cette désactivation sont étroitement corrélés avec la difficulté de la tâche et la performance individuelle. Les résultats mettent également en évidence que pendant une tâche attentionnelle, une activation soutenue dans le temps de la bande gamma est présente dans un large réseau, alors que des activations transitoires sont spécifiques aux régions temporale et occipitale. Nos résultats révèlent ainsi un rôle essentiel des mécanismes d’activation et de désactivation des oscillations large bande gamma dans l’exécution d’un comportement orienté vers un but.

The brain displays moment-to-moment activity fluctuations that reflect various levels of engagement with the outside world. Processing external stimuli is not only associated with increased brain metabolism but also with prominent deactivation in specific structures, collectively known as the default-mode network (DMN). The role of the DMN remains enigmatic partly because its electrophysiological correlates and temporal dynamics are still poorly understood. Using unprecedented wide-spread depth recordings in epileptic patients, undergoing intracranial EEG during pre-surgical evaluation, we reveal that DMN neural populations display task-related suppressions of gamma (60-140 Hz) power and, critically, we show how millisecond temporal profile and amplitude of gamma deactivation tightly correlate with task demands and subject performance. The results show also that during an attentional task, sustained activations in the gamma band power are presented across large cortical networks, while transient activations are mostly specific to occipital and temporal regions. Our findings reveal a pivotal role for broadband gamma modulations in the interplay between activation and deactivation networks mediating efficient goal-directed behavior