Thèse en cours

Quand les altérations locales rencontrent les dynamiques oscillatoires collectives : Les causes des changements de connectivité fonctionnelle

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AttentionLa soutenance a eu lieu en 2023. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Sophie Benitez stulz
Direction : Agnès Trébuchon-Da FonsecaDemian Battaglia
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences
Date : Soutenance en 2023
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INS - Institut de Neurosciences des Systèmes
Jury : Président / Présidente : Andrea Brovelli
Examinateurs / Examinatrices : Agnès Trebuchon da-fonseca, Demian Battaglia, Matthieu Gilson, Anna Levina, Alessandro Torcini, Jorge Meijas, Claudia Angela Michela Gandini wheeler-kingshott
Rapporteur / Rapporteuse : Jorge Meijas, Claudia Angela Michela Gandini wheeler-kingshott

Résumé

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Les populations neuronales des régions locales sont fréquemment soumises à des modulations oscillatoires de leur activité. Les oscillations de populations distantes couplées par des connexions à longue distance peuvent se verrouiller dans divers modèles de différences de phase stables et le changement flexible de ces modèles de verrouillage de phase a été supposé moduler la communication et la connectivité fonctionnelle (FC) entre elles. Il est donc important de comprendre quels facteurs peuvent affecter et contrôler les relations de phase interrégionales établies (par exemple, la FC). Nous soulignons ici que si les détails des altérations locales appliquées (stimulation ou modifications des connexions SC) sont importants, nous ne pouvons pas négliger la dynamique du système global lorsque nous prévoyons les effets sur la FC. La courbe de réponse de phase (PRC) est un outil qui s'est avéré utile pour modéliser et prédire le comportement de populations oscillantes couplées. La PRC est une fonction de transformation locale qui détermine la réponse d'un oscillateur à une stimulation externe ou interne donnée, en fonction de la phase. Il est important de noter que la PRC dépend exclusivement des paramètres du microcircuit régional local, tels que les forces relatives de l'excitation récurrente (E) et de l'inhibition (I), mais ne tient pas compte de la dynamique oscillatoire du système à grande échelle qui l'entoure ni des paramètres de connectivité interrégionale. Cependant, dans un système complexe composé de nombreuses populations en interaction, les dynamiques locales et globales ne sont pas trivialement liées et le PRC peut en être plus dépendant qu'on ne l'a supposé jusqu'à présent. En considérant des exemples spécifiques de circuits multi-échelles, nous montrons tout d'abord que des changements équivalents dans la FC peuvent être induits soit en modifiant les paramètres de connectivité locale et donc la PRC, soit en modifiant les caractéristiques de la SC inter-régionale à longue portée. De cette manière, des modifications diffuses des forces E et I locales (induites par exemple par la neuromodulation ou des traitements pharmacologiques) peuvent être utilisées pour compenser un connectome perturbé (par exemple, en raison de la Neurodégénération). Ensuite, nous montrons que les effets de changement de phase des perturbations locales par stimulation ne dépendent pas uniquement de la phase pendant laquelle la perturbation est appliquée, comme prévu par le concept de PRC, mais aussi de la configuration collective de la FC dynamique que le système visite de manière transitoire. Ainsi, la prise en compte des changements dans la dynamique collective au-delà de la dynamique et de la structure locale est vitale pour comprendre et prédire comment le cerveau réagira aux perturbations internes ou externes.