Stratum et perception du temps : analyse de la contribution des composants de la circuiterie striatale par une approche électrophysiologique chez le singe macaque

Striatum and time perception : an electrophysiological analysis of the relative contribution of distinct components of the striatal circuitry in the macaque monkey

• Auteur / Autrice : Anne-Caroline Martel
• Direction : Paul Apicella
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Neurosciences de la Timone
• Jury : Président / Présidente : Marianne Amalric
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marianne Amalric, Sylvie Droit-Volet, Léon Tremblay, Sylvie Granon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvie Droit-Volet, Léon Tremblay

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrophysiologie

Primates

Macaques

Corps strié

Mots clés libres

Striatum

Timing

Primate

Electrophysiologie

Estimation

Prédiction

Striatum

Timing

Primate

Electrophysiology

Estimation

Prediction

Résumé

Comprendre comment le temps est représenté dans le cerveau est un enjeu majeur des recherches en neurosciences. Le striatum intervient dans le traitement des informations temporelles dans la gamme de la seconde à la minute. Les objectifs de cette thèse ont été de mieux comprendre les mécanismes striataux qui sous-tendent la perception du temps chez le primate en s’intéressant à la distinction entre différentes modalités de traitement de l’information temporelle (contrôlée ou automatique), la contribution respective des interneurones et des neurones efférents du striatum, et l’influence de régions distinctes du striatum pouvant traiter différemment l’information temporelle. Chez deux macaques rhésus entraînés à estimer ou prédire la durée d’intervalles (1 à 2,3 s), nous avons analysé les changements d’activité neuronale en fonction de la durée des intervalles et du contexte temporel. L’objectif était d’identifier des corrélats du codage de l’information temporelle par deux populations de neurones, les neurones efférents et les Electrophysiologie, appelés respectivement "PANs" et "TANs". Nous avons constaté des changements d'activité des TANs reflétant des processus liés au codage temporel, sans effet de la durée de l'intervalle et avec une relative dépendance vis-à-vis du contexte temporel. Les patterns d'activation des PANs semblent eux transmettre des informations sur la durée des intervalles dans un contexte déterminé qui nécessite une estimation du temps écoulé ou la prédiction temporelle d'événements externes. L'ensemble de ces résultats fournit de nouvelles informations sur le traitement temporel au niveau de différents éléments de la circuiterie striatale.

A full understanding of how the brain creates a representation of time is a major challenge in neuroscience. The striatum is involved in the processing of temporal information for durations in the second-to-minute range. The general objectives of this thesis were to improve our understanding of striatal mechanisms underlying time perception in primates, with an emphasis on the distinction between differing modes of timing control (controlled or automatic), the respective contribution of local circuit neurons and output neurons in the striatum, and the influence of distinct striatal regions that may be differentially involved in timing processes. In two rhesus macaques trained to estimate or predict the duration of intervals (from 1 to 2.3 s), we have analyzed changes in striatal neuronal activity according to the interval duration and the timing context (estimation or prediction) within which these intervals are presented. This analysis aimed at identifying correlates of time encoding by two neuron types, namely output neurons and cholinergic interneurons, called "PANs" and "TANs", respectively. We found that changes in the activity of TANs may reflect processes related to but not specific to encoding of time, with no effect of interval duration and some dependency with the timing context. On the other hand, different activation patterns over PANs may convey information about interval duration within a specific context that requires monkeys’ internal timing estimates or temporal prediction of external events. Overall, these findings provide new insights into the neural substrates of timing behavior at the level of discrete components of striatal circuitry.