Mécanismes cholinergiques et à circuits multiples pour l'induction du rythme thêta de l'hippocampe et leurs implications fonctionnelles

par Inês Guerreiro

Projet de thèse en Neurosciences

Sous la direction de Boris Gutkin.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Cerveau, cognition, comportement , en partenariat avec Laboratoire de Neurosciences Cognitives (laboratoire) et de Ecole normale supérieure (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    Les oscillations thêta sont un rythme de 4-8 Hz dans le potentiel de champ local de l'hippocampe (LFP) de tous les mammifères étudiés à ce jour, y compris les humains. Elles ont été associés à la formation de la mémoire spatiale et épisodique. Deux autres régions cérébrales, le septum et le cortex entorhinal, sont considérées comme essentielles pour la génération thêta de l'hippocampe in vivo. Cependant, après plusieurs décennies de recherche, les mécanismes par lesquels ces oscillations surviennent in vivo demeurent insaisissables. Dans ce projet, nous utiliserons une approche quantitative de modélisation de circuits basée sur des données expérimentales afin d'étudier comment les mécanismes des circuits cholinergiques s'intègrent pour générer et ré-exprimer in vivo le rythme thêta de hippocampe. Cet effort de modélisation sera basé sur une configuration expérimentale unique développée par notre partenaire Jerrel Yakel au National Institute for Environmental Health Sciences, aux États-Unis. Il faudra comprendre les modèles cholinergiques aux échelles multiples - au niveau des circuits et au niveau moléculaire - et l'interaction entre les approches théoriques et expérimentales. Nous montrerons que les oscillations thêta de l'hippocampe proviennent des interactions dynamiques de l'hippocampe, du septum et du cortex entorhinal au lieu d'être entraînées par un stimulateur cardiaque, comme on l'a pensé précédemment. Nous supposons que l'excitation de la région CA1 agit comme une porte qui permet aux oscillations thêta de se produire dans un circuit entorhinal-septum-hippocampe. Nous proposons également d'utiliser notre modèle pour étudier comment les modifications de l'activité GABAergique dans la région CA1 peuvent réduire l'activité thêta dans cette région, ce qui est associé à la maladie de la schizophrénie.

  • Titre traduit

    Cholinergic and multiple-circuit mechanisms for hippocampal theta-rhythm induction and its functional implications


  • Résumé

    Theta oscillations are a prominent 4-8 Hz rhythm in the hippocampal local field potential (LFP) of all mamals studied to date, including humans. They have been linked to spatial and episodic memory formation. Two other brain regions, the septum and the entorhinal cortex, are considered essential for in vivo hippocampal theta generation. However after decades of research, the mechanisms through which these oscillations arise in vivo remain elusive. In this project we will use quantitative data-based circuit modelling approach to study the mechanisms by which cholinergic circuit mechanisms interplay to generate and re- express in vivo hippocampal theta oscillations. This modelling effort will be based on a unique experimental set up developed by our partner Jerrel Yakel at the National Institute for Environmental Health Sciences, USA. It will require the understanding of cholinergic models at mutliple scales - at the circuitry and molecular levels - and the interplay between theoretical and experimental approaches. We will show that hippocampal theta oscillations arise through the dynamical interactions of the hippocampus, septum and entorhinal cortex instead of being driven by a pacemaker, as previously thought. We hypothesise that CA1 excitation acts as a gate that permit theta oscillations to arise in an entorhinal-septum-hippocampal circuit. We also propose to use our model to study how alterations in GABAergic activity in CA1 region can reduced theta activity in this region, which is associated with schizophrenia disease.