Troisième Partie: dynamique du système thalamo-cortical, influence des systèmes neuromodulateurs

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    03-Apr-2015

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  • Troisime Partie: dynamique du systme thalamo-cortical, influence des systmes neuromodulateurs.
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  • Les deux Systmes Thalamo-Corticaux... GABA Glutamate NBM PPT LDT LC Raphe HT GluGABA Sensory Cortex Sensory Reticular Nucleus Sensory Thalamus Sensory Afferences Vision Somatosensory Auditory Sensory Cortex Sensory Thalamus Sensory Reticular Nucleus MonoAminergic Systems Cholinergic System NE 5HT ACh HA
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  • Les tudes in vitro indiquent que neuromodulateurs changent le mode de dcharge des neurones dans tout le rseau thalamo-cortical (McCormick 1992) Neurone Thalamique (McCormick & Prince 1988) Neurone Cortical (Wang & McCormick 1993) Neurone du Noyau Rticulaire Thalamique (Pinault & Deschnes 1992)
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  • Les effets des systmes neuromodulateurs in vivo: Effet de lActylcholine dans le cortex auditif Expansion du champ rcepteur (McKenna et al 1989) Diminution du seuil Acoustique Metherate et al. (1990)
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  • La Noradrnaline diminue les rponses voques dans le cortex auditif: elle provoque un rtrcisemment des Chanps Rcepteurs et une augmentation du seuil acoustique (Manunta and Edeline, 1997, 1999) Rtrcissement du champ rcepteurAugmentation du seuil Acoustique
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  • Rorganisations Corticales aprs 3 semaines dActivation du systme Cholinergique (Kilgard et al., 2001)
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  • Rorganisations aprs activation du systme dopaminergique (Bao et al., 2001)
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  • Une situation beaucoup plus naturelle: les changements dtat de vigilance... 80% des neurones du thalamus auditif prsente des diminutions de rponses voques lorsque lanimal passe en sommeil Ondes Lentes
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  • la situation est plus diverse en sommeil paradoxal (SP ou REM sleep):Certains neurones sont non-ractifs, dautres voient leurs rponses revenir un niveau normal. 60% des neurones du thalamus auditif ont des rponses diminues lorsque lanimal est en SP 40% ont des rponses similaires la Veille
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  • Tout ceci vaut aussi pour le cortex auditif
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  • Laire de rponse des neurones
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  • Quatrime Partie: Plasticit induite par apprentissage dans le systme auditif thalamo-cortical.
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  • La plasticit induite par apprentissage survient simultanment dans les cortex sensoriels et les structures intgratrices
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  • Changements d Excitabilit ? Changements dans le traitement des Information ?
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  • Protocole Alliant Physiologie Sensorielle et Apprentissage
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  • Modifications Slectives des Champs Rcepteurs aprs Apprentissage Premiers Effets Dcrits dans les Aires AII/VE Etudes Suivantes dans les Aires Primaires (AI)
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  • Avant Apprentissage: Stabilit des Champs Rcepteurs dans AII (Diamond & Weinberger, 1986, 1989)
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  • Facilitation Slective dans le Champ Rcepteur des Neurones de AII (Diamond & Weinberger, 1986, 1989) Evoked Activity (spikes/sec)
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  • Les Effets Slectifs requirent des Rponses Excitatrices (Diamond & Weinberger, 1989)
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  • Donnes de Groupe dans l aire AII (Diamond & Weinberger, 1986, 1989)
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  • Cortex Auditif Primaire: Effets Slectifs aprs Apprentissage Associatif mais pas aprs Pseudo-Apprentissage (Bakin & Weinberger, 1990; 1992)
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  • Changement au travers des Intensits dans le Cortex Auditif Primaire aprs Discrimination
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  • Changements Thalamiques Slectifs
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  • Peut-on tester le ChR pendant la tche comportementale (F ritz, Shamma, et al. 2003)
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  • Changements Rapides et Durables des Champs Rcepteurs (F ritz, Shamma et al. 2003)
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  • Le Champ Rcepteur est juste la pointe de liceberg
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  • Rorganisation du cortex Auditif aprs lsion cochlaire (Robertson & Irvine 1989) Carte Normale
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  • Rorganisation du cortex auditif aprs lsion cochlaire (Robertson & Irvine 1989) Carte Rorganise
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  • A. Before Training B. After Training
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  • 1mm Nave 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Frequency (kHz) Rutkowski & Weinberger (submitted) 0.1-22.1-44.1-88.1-1616.1-3232.1-50 0 10 20 30 40 50 Frequency (kHz) 4.18 kHz Area (% of total) CS K3 (90%) CS = 6.0 kHz CS = 6kHz
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  • y = 0.8202x - 35.125 R = 0.8219 0 10 20 30 40 50 405060708090100 Mean performance (% correct) 4.1-8 kHz area (% of total) Nave Relation entre Performance Comportementale et Etendue de la Reprsentation Corticale (Rutkowski &Weinberger sous presse)
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  • Rorganisation de cartes aprs apprentissage perceptif ( Recanzone et al., 1993)
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  • Rorganisation de cartes aprs apprentissage perceptif de 2-3 mois (Recanzone et al., 1993)
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  • Relation entre Performance Comportementale et Etendue de la Reprsentation Corticale (Recanzone et al., 1993)
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  • Les modifications de cartes topographiques sont-elles ncessaires pour qu il y ait apprentissage perceptif ?
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  • Pas de rorganisations de la cartographie aprs apprentissage perceptif : (Brown, Irvine, Park, 2004)
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  • Il y a des diffrences dans la procdure d entranement l apprentissage perceptif...
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  • Apprentissage perceptif ou Apprentissage procdural et perceptif ?
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  • Apprentissage perceptif ou procdural et perceptif ? (Brown, Irvine, Park, 2004)
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  • Que peut-il se passer part une expansion ?
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  • Diffrent types de champs rcepteurs plus fins...
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  • Les Champs Rcepteurs plus fins existent (Sutter 2000)
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  • Tuning plus largeLatences plus courtes Brown, Irvine & Park, 2004
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  • Au del du Cortex Auditif (Kaas & Hackett, 2000)
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  • Le taux de dcharge est le seul moyen de coder l information dans les cortex sensoriels ?
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  • Le codage repose sur quoi ? Le taux de dcharge La latence des rponses voques Le pattern temporel de la rponse Les interactions entre cellules Entre 2 cellules Entre N cellules assembles neuronales
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  • La latence est plus fiable que le taux de dcharge (Hind et al., 1963)
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  • Le pattern temporel prdit mieux la localisation que le taux de dcharge (Middlebrooks et al., 1994; 1998, 2002,2003)
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  • Linformation contenue dans le pattern temporel est plus grande que dans le taux de dcharge (Middlebrooks, 2002)
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  • Linformation contenue dans le 1er PA est dj considrable (Middlebrooks, 2002)
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  • Chez un animal vigile, linformation transmisse est maximale au dbut du stimulus (Middlebrooks, 2003)
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  • Les interactions entre cellules code de linformation les cross-correlations permettent de le voir
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  • Les interactions entre 2 cellules codent plus que le taux de dcharge (Ahissar et al., 1995)
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  • Les interactions entre 2 cellules codent beaucoup plus que le taux de dcharge (Decharms & Merzenich, 1996)
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  • Le codage par assembles cellulaires Lides de Hebb (1949) a t reprise par n+1 auteurs qui la re-dcouvrent sans cesse. Singer (1990) propose lide du codage par synchronisation. Initialement, il propose que les synchronisations se produisent par les oscillations dclenches la prsentation dun stimulus.
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  • ...et si on induit une Rorganisation Corticale sans aucune signification comportementale?
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  • Des Microstimulations dans le Cortex Auditif Peuvent Induire une Plasticit Neuronale (Talwar & Gerstein, 2001)
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  • mais ne modifie pas la performance de discrimination des animaux (Talwar & Gerstein, 2001)