Implication de l'activité spontanée de l'hippocampe dans la mémorisation et la plannification

Self-Generated Hippocampal Activity Patterns Mediating Memory and Planning

• Auteur / Autrice : Linda Kokou
• Direction : Sidney Wiener
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Interdisciplinaire de Recherche en Biologie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Brain Rhythms and Neural Coding of Memory
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Collège de France (1530-....)

Mots clés

Mots clés libres

Hippocampe

Mémoire

Sharp waves ripples

Séquences théta

Réactivations hippocampiques

Cellules de lieux

Hippocampus

Memory

Sharp waves ripples

Theta sequences

Replay

Place cells

Résumé

La formation et la consolidation de la mémoire spatiale résultent d'un dialogue entre l'hippocampe et le néocortex. L'étude approfondie des activités neurales impliquées dans ce dialogue a révélé que les « cellules de lieu » de l'hippocampe, qui codent la position du sujet dans l'espace, réactivent spontanément des trajectoires qui rappellent ou anticipent des déplacements dans l'environnement. Ces trajectoires sont simulées à très haute vitesse (~100 ms), et pourraient être impliquées dans divers processus cognitifs (mémorisation, rappel, planification, etc.), mais leur rôle est encore mal défini. De plus, elles ne constituent qu'une petite minorité des nombreux événements que l'hippocampe génère spontanément, et dont la grande majorité (80%) restent inexplorés, faute d'un cadre théorique approprié. Le but de ce projet est : 1) d'examiner tous les événements spontanés, trajectoires ou non, et de les associer à des processus cognitifs mieux identifiés grâce à l'utilisation d'une tâche comportementale nouvelle, beaucoup plus riche que celles utilisées d'ordinaire dans le domaine, et 2) d'étudier les 80% d'événements encore inexplorés, à la lumière de travaux théoriques menés dans un domaine de recherche connexe, l'apprentissage par renforcement. Ce second volet fera l'objet d'un co-encadrement par un chercheur théoricien.

Memory formation and consolidation are thought to result from interactions between the hippocampus, cortical and sub-cortical structures. Investigations on neural activity involved in these interactions have revealed that hippocampal ‘place cells', which code for the position of the animal in space, spontaneously activate and represent trajectories that reinstate past or anticipate future displacements in the environment. These trajectories are simulated at high speed (~100 ms), and could be involved in various cognitive processes (memory storage, recall, planing, etc.), but their role remains poorly understood. Furthermore, these trajectories constitute only a small minority of the numerous events that the hippocampus generates spontaneously, the majority (80%) of which have remained unexplored, for lack of an appropriate theoretical framework. The goal of the current project is: 1) to examine all spontaneous events, whether they are trajectories or not, and to associate them to better identified cognitive processes, using a novel custom-designed task that is much more elaborate than those traditionally used in the field, and 2) to study the 80% unexplored events, in light of theoretic investigations carried out in a related research field, namely reinforcement learning. This second aim of the project will be addressed in the framework of a ‘co-encadrement' by a theoretician.