Émergence d'oscillations neurales gamma dans le cortex par verrouillage de phase et implications pour les fonctions cognitives et les processus cérébraux

Emergence of intermittent cortical gamma band neural oscillations through stochastic phase-locking and their implications for cognitive functions and brain processing

• Auteur / Autrice : Pierre Houzelstein
• Direction : Boris Gutkin, Alberto Perez-cervera
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences physiques et analytiques
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Neurosciences Cognitives et Computationnelles
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés libres

Systèmes dynamiques

Processus stochastiques

Neurosciences mathématiques

Oscillations

Modélisation

Synchronisation

Dynamical systems

Stochastic processes

Mathematical neuroscience

Noise induced oscillations

Modelling

Synchronization

Résumé

Les oscillations neuronales ont fait l'objet de recherches importantes au cours des dernières décennies et ont été associées à un large éventail de phénomènes cognitifs et de traitement de l'information. Des données récentes indiquent que les oscillations corticales sont un phénomène de réseau émergent et qu'elles sont très irrégulières dans le temps, notamment dans les plages de fréquences supérieures, telles que gamma (30-90 Hz) et bêta (13-30 Hz). Alors qu'un nombre sans cesse croissant de données expérimentales montre que ces oscillations collectives sont intermittentes (presque aléatoires), qu'elles éclatent et qu'elles sont localement organisées dans l'espace, les modèles théoriques n'ont jusqu'à présent pas été en mesure d'expliquer les mécanismes sous-jacents ou de fournir des méthodes permettant de caractériser l'apparition de la synchronicité. En outre, la question de savoir comment ces oscillations émergentes peuvent conduire le calcul reste ouverte.

Neural oscillations have been a topic of significant research over the past decades and have been linked to a wide range of information processing and cognitive phenomena. Recent evidence indicates that cortical oscillations are an emergent network phenomenon, and that they are highly irregular in time, notably in the upper frequency ranges, such as gamma (30-90 Hz) and beta (13-30 Hz). While an ever growing body of experimental data shows that such collective oscillations are intermittent (nearly random), bursty, and locally spatially organized, theoretical models to date have not been able to explain the underlying mechanisms or to provide methods to characterize the occurrence of synchronicity. Furthermore, questions of how such emergent oscillations may drive computation remain open.