Lieu : Centre Broca Nouvelle-Aquitaine
Soutenance en anglais
Eduarda Gervini Zampieri Centeno
IMN
Directeur de thèse : Arthur Leblois
Titre
Etude des dynamiques neurales cortico-ganglions de la base pendant le sommeil chez les oiseaux chanteurs avec une méthodologie inspiré par la Science Ouverte
Abstract
À mesure que les neurosciences intègrent les mégadonnées et les technologies avancées, il devient crucial de donner la priorité à la gestion des données, à la reproductibilité et au partage des ressources. La Science Ouverte (SO) offre un cadre pour atteindre ces objectifs. Notre projet utilise les principes de la SO pour explorer les mécanismes neuronaux sous-jacents à l’apprentissage vocal chez les oiseaux chanteurs, un modèle bien établi pour l’étude de l’apprentissage de la parole. Tout comme les êtres humains apprennent à parler, l’acquisition du chant chez les oiseaux repose sur un long processus d’essais et d’erreurs qui dépend du retour auditif, engageant des zones corticales et sous-corticales du cerveau. Maîtriser une compétence sensorimotrice aussi complexe n’est pas simple et les oiseaux chanteurs possèdent un circuit cérébral dédié à l’acquisition des chants, qui inclut une boucle cortico-ganglion de la base (CBG) similaire à celle trouvée chez les mammifères. Plusieurs études ont démontré comment cette boucle CBG est nécessaire à l’acquisition et à la plasticité du chant. Cependant, le processus par lequel l’apprentissage est consolidé au sein de cette boucle reste inconnu. Nous savons que l’apprentissage réussi du chant dépend du sommeil et que, pendant la nuit, une activité oscillatoire émerge et l’activité neuronale liée au chant est rejouée dans certaines parties du circuit de chant (replay). Les oscillations neuronales et les replays pourraient-ils sous-tendre la consolidation du chant dans la boucle CBG aviaire ? En nous appuyant sur la compréhension de la manière dont l’activité oscillatoire synchronisée dans le réseau hippocampo-cortical facilite le transfert et la consolidation des mémoires, nous avons utilisé des sondes Neuropixel 1.0 dans la boucle CBG aviaire pour explorer si des mécanismes neuronaux similaires peuvent être observés, suggérant une participation à la consolidation du chant. Pour gérer efficacement nos ensembles de données à haut rendement et multiplexés (électrophysiologie, comportement et histologie), nous avons d’abord construit l’infrastructure informatique nécessaire avec des protocoles de gestion et de partage des (méta)données standardisés, un tri des pics automatisé et des outils de visualisation et d’analyse adaptés aux données. Ensuite, nous avons appliqué cet ensemble d’outils à des enregistrements de sommeil de sept oiseaux et avons été les premiers à identifier que les zones corticales de la boucle CBG aviaire présentent une plus grande cohérence des champs locaux, une variabilité de la décharge neuronale et un entrainement des pics aux champs pendant le sommeil à ondes lentes, par rapport aux ganglions de la base, qui au contraire, montraient un profil plus désynchronisé et non coordonné.
Mots-clés
Oiseaux Chanteurs, Sommeil, Science Ouverte, Apprentissage Vocal, Boucle Cortico-Ganglions de la base-Thalamo-Corticale
Jury
Mme. MAUMET, Camille Chargée de recherche INRIA – Rennes Rapportrice
Mme. VALLENTIN, Daniela Directrice de recherche MPIBI, Seewiesen Rapportrice
M. DAVISON, Andrew Chargé de recherche Université Paris-Saclay Examinateur
Mme. ROUX, Lisa Directrice de recherche Université de Bordeaux Examinatrice
M. ROUGIER, Nicolas Directeur de recherche INRIA – Bordeaux Examinateur
Mme. DAS, Anindita Postdoctoral researcher Université Paris-Saclay Membre Invité
M. GARCIA, Samuel Engineeur de recherche CRNL Membre Invité
M. LEBLOIS, Arthur Chargé de recherche Université de Bordeaux Directeur de Thèse
Publications
Lorenz, C.*, Das, A.*, Centeno, E. G. Z.*, Yeganegi, H., Duvoisin, R., Ursu, R., Retailleau, A., Hanhloser, R. H. R., Giret, N., Leblois, A., Ondracek, J. M. (2024). Neural population dynamics during sleep in a songbird vocal circuit resemble sharp-wave ripple activity. BioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2024.09.03.610933.
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Centeno, E. G. Z., Hyseni, F. (2022). Open Science from the perspective of two Ph.D. students. Brainstorm, p10–15. Download link.