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Apprentissages sensorimoteurs

Equipe apprentissages sensorimoteurs

L’objectif de notre équipe est de mieux comprendre, au niveau comportemental et neuronal, les mécanismes permettant aux animaux d’apprendre de nouveaux comportements et de les exécuter progressivement de manière plus efficace.

 

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Thèmes de recherche

La survie des humains et des animaux dépend de leur capacité à apprendre de nouveaux comportements , à les adapter aux changements dans leur environnement ou se produisant dans leur propre corps et, dans certains cas, à devenir extrêmement compétents ou efficaces dans ce qu’ils font. Toutes ces fonctions dépendent de l’interaction complexe entre les processus sensoriels, moteurs et « cognitifs ». La fonction du système cortico-striatal est liée à l’apprentissage, mais sa contribution exacte aux multiples processus qui se produisent au cours des différentes formes d’apprentissage et d’adaptation est loin d’être comprise.
Il est important de comprendre la ou les fonctions du système cortico-striatal, car son dysfonctionnement est à l’origine de plusieurs maladies cérébrales telles que la maladie de Parkinson, le retard mental ou les troubles de l’hyperactivité qui, fait intéressant, sont caractérisés par un mélange de déficits sensoriels, moteurs et cognitifs.
Ainsi, notre équipe tente de délimiter la ou les contributions du système cortico-striatal au cours de l’apprentissage et de l’adaptation. Nous abordons cette question difficile en combinant un large éventail de techniques des neurosciences intégratives, dans le comportement des rongeurs (rats et souris), dans des préparations in vitro et avec des approches informatiques/théoriques.

Nous accueillons des étudiants en licence, master ou thèse, des ingénieurs et des postdocs. Les candidatures doivent être envoyées à David Robbe,  Ingrid Bureau ou Elodie Fino

 

 

Questions principales

1- Quels changements spécifiques du système cortico-striatal sont essentiels pour l’apprentissage et les interactions efficaces avec l’environnement
Les rongeurs comptent sur leurs moustaches (parmis d’autres sens) pour percevoir la structure de leur environnement. Quels changements se produisent dans les circuits du cortex somatosensoriel primaire et dans ses projections vers le striatum dorsal pendant l’apprentissage et l’adaptation sensorimotrice ?
1.1-Le striatum dorsal reçoit des informations des régions corticales associatives, motrices et sensorielles. Comment ces entrées sont-elles modifiées au cours de l’apprentissage ou lorsque les animaux s’adaptent ou optimisent un comportement déjà appris ?
1.2-Plusieurs types de cellules se trouvent dans le cortex et le striatum (interneurones, neurones de projection). Quelles sont leurs fonctions respectives dans l’apprentissage et l’adaptation comportementale ?

2-Quelle est la fonction du striatum dorsal ?
Les théories concernant les fonctions du striatum dorsal sont liées à l’apprentissage, au stockage et à l’expression des mémoires procédurales, à la sélection des actions, à la prise de décision, au contrôle de la vigueur ou à la sensibilité aux coûts moteurs et temporels. Nous essayons de donner un sens à ces multiples hypothèses.

 

 

Nos stratégies expérimentales

Pour mieux comprendre les déterminants neuronaux et comportementaux de l’apprentissage sensorimoteur, nous combinons un large éventail de techniques spécifiques aux neurosciences (voir ci-dessous) et le développement de tâches comportementales personnalisées. Nous utilisons également des approches théoriques telles que l’apprentissage par renforcement (profond) et le contrôle optimal pour modéliser les données comportementales et neurales et générer de nouvelles hypothèses mécanistes.

 

Techniques principales pour la neurophysiologie

Left, Single cell recording in cortex and the grid of uv-uncaging of glutamate for stimulating presynaptic cells. Right, Map of synaptic responses obtained by uv-stimulating in multiple layers and columns of barrel cortex.

Patch-clamp combined with laser scanning photostimulation

a) Two-photon calcium imaging of striatal neurons. b) Tracing studies

Calcium imaging of neuronal population activity

Multi-channel recording with silicon probe of neuronal activity in a behaving rat

Acute and chronic tetrode/silicon probe recording in behaving animals

PV and SOM interneurons expressing ChR2 and light-induced activity

optogenetics & chemogenetics (in vitro and in vivo)

Nos publications

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