Rôle de l'hippocampe dans la représentation du but : approche comportementale et électrophysiologique

Role of the hippocampus in goal representation : insights from behavioural and electrophysiological approaches

• Auteur / Autrice : Eléonore Duvelle
• Direction : Angelo Arleo, Etienne Save
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences cognitives
• Date : Soutenance le 10/12/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la vision
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sidney Weiner, Jean-Christophe Cassel, Kathryn Jeffery, Philippe Faure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perception spatiale

Hippocampe (anatomie)

Mots clés libres

Hippocampe

Rat

Cellules de lieu

Cellules silencieuses

Activité liée au but

Valeur du but

Hippocampus

Rat

Résumé

L’hippocampe joue un rôle majeur dans la cognition spatiale. Des neurones hippocampiques (les cellules de lieu) sont actifs quand l’animal occupe un lieu particulier de l’environnement. D’autres neurones sont ‘silencieux’. Récemment, une étude a montré que les cellules de lieu présentaient une activité secondaire quand les rats attendaient une récompense dans une zone-but. L’activité principale correspondrait à l’élaboration d’une représentation de l’espace. En revanche, la nature de l’activité secondaire au but est encore méconnue. Afin de tester si l’activité au but reflète une représentation spatiale du but ou un signal lié à la récompense, nous avons mis au point une tâche de navigation dans laquelle les rats peuvent choisir entre deux zones-buts pour obtenir une récompense. La quantité de récompense associée à chaque zone était modulée, ce qui modifiait leur valeur. Nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones de CA1 et CA3 chez des rats réalisant cette tâche. Les rats localisent les deux emplacements et adaptent leurs choix en fonction de la valeur des buts. Une majorité de cellules de lieu et de cellules ‘silencieuses’, dans CA1 et CA3, présentent une activité liée au but. Cette activité est indépendante de la valeur des buts et des choix des rats. Enfin, la plupart des neurones ne présentent cette activité que pour l’un des deux buts, ce qui indique un codage spatial.Nos résultats suggèrent que l’hippocampe code les informations pertinentes concernant l’aspect spatial du but. Une telle représentation du but pourrait être utilisée en coopération avec des structures impliquées dans la prise de décision pour optimiser la navigation dirigée vers un but.

The hippocampus plays an important role in spatial cognition, as supported by the location-specific firing of hippocampal place cells. In random foraging tasks, each place cell fires at a specific position (‘place field’) while other hippocampal pyramidal neurons remain silent. A recent study evidenced a reliable extra-field activity in most CA1 place cells of rats waiting for reward delivery in an uncued goal zone. While the location-specific activity of place cells is thought to underlie a flexible representation of space, the nature of this goal-related signal remains unclear.To test whether hippocampal goal-related activity reflects a representation of goal location or a reward-related signal, we designed a two-goal navigation task in which rats were free to choose between two uncued spatial goals to receive a reward. The magnitude of reward associated to each goal zone was modulated, therefore changing the goal value. We recorded CA1 and CA3 unit activity from rats performing this task. Behaviourally, rats were able to remember each goal location and flexibly adapt their choices to goal values. Electrophysiological data showed that a large majority of CA1-CA3 place and silent cells expressed goal-related activity. This activity was independent from goal value and rats’ behavioural choices. Importantly, a large proportion of cells expressed a goal-related activity at one goal zone only.Altogether, our findings suggest that the hippocampus processes and stores relevant information about the spatial characteristics of the goal. This goal representation could be used in cooperation with structures involved in decision-making to optimise goal-directed navigation.