Manipulations causals de la perception auditive et stratégies d'apprentissage dans le cortex auditif de souris

Causal manipulations of auditory perception and learning strategies in the mouse auditory cortex

• Auteur / Autrice : Sebastian Arturo Ceballo Charpentier
• Direction : Brice Bathellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 15/05/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences Paris-Saclay (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Faure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Faure
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Maria Neimark Geffen, Kerry Walker

Mots clés

Mots clés contrôlés

Souris de laboratoire

Optogénétique

Perception auditive

Aire auditive

Mots clés libres

Audition

Apprentissage

Optogénétique

Souris

Cortex

Modélisation

Audition

Learning

Optogenetics

Résumé

À travers des nos sens, le cerveau reçoit une énorme quantité des informations. Cette information doit être filtrée afin d'extraire les caractéristiques les plus saillantes pour guider notre comportement. La façon dont le cerveau génère différents percepts et conduit les comportements, reste comme deux des majeures questions de la neuroscience moderne. Dans ce travail, en utilisant une tâche de discrimination Go / noGo combinée à l’optogénétique pour inactiver le cortex auditif durant le comportement la souris, nous avons établi que le cortex auditif n’est pas utilisé pour les discriminations de fréquence simples, mais qu’il était nécessaire pour résoudre une tâche plus difficile. En combinant différentes techniques de cartographie et l’optogénétique sculptée pour activer des champs tonotopiques définis avec précision dans le cortex auditif, nous avons pu élucider la stratégie utilisée par les souris pour résoudre cette tâche difficile, révélant ainsi un mécanisme de discrimination de fréquence retardé. En parallèle, des observations sur la vitesse d'apprentissage et l'activité des différents sons dans le cortex auditif nous ont amenés à étudier leurs interactions et à tester de manière causale le rôle du recrutement cortical dans l'apprentissage associatif, le révélant comme un possible corrélat neurophysiologique de la saillance.

Through our senses, the brain receives an enormous amount of information. This information needs to be filtered in order to extract the most salient features to guide our behavior. How the brain actually generates different percepts and drives behavior, remain the two major questions in modern neuroscience. To answer these questions, novel neural engineering approaches are now employed to map, model and finally generate, artificial sensory perception with its learned or innate associated behavioral outcome. In this work, using a Go/noGo discrimination task combined with optogenetics to silence auditory cortex during ongoing behavior in mice, we have established the dispensable role of auditory cortex for simple frequency discriminations, but also its necessary role to solve a more challenging task. By the combination of different mapping techniques and light-sculpted optogenetics to activate precisely defined tonotopic fields in auditory cortex, we could elucidate the strategy that mice use to solve this hard task, revealing a delayed frequency discrimination mechanism. In parallel, observations about learning speed and sound-triggered activity in auditory cortex, led us to study their interactions and causally test the role of cortical recruitment in associative learning, revealing it as a possible neurophysiological correlate of saliency.