Célia LAURENT (Equipe BNCS) soutient sa thèse le vendredi 22 novembre à 14h dans l'amphithéâtre Charve (Bâtiment 9 du campus de Saint-Charles),
La soutenance se déroulera en français.
Titre de la thèse :
Bases neurales des représentations spatiales d’environnements complexes :
études électrophysiologiques du cortex rétrosplénial, de l’hippocampe et du cortex entorhinal médian
Composition du jury :
- Desdemona Fricker (Université Paris Cité) : rapporteure
- Michaël Zugaro (Collège de France) : rapporteur
- Julie Koenig (Université Aix-Marseille) : examinatrice
- Mathieu Beraneck (Université Paris Cité) : président du jury
- Francesca Sargolini (Université Aix-Marseille) : directrice de thèse
- Pierre-Yves Jacob (Université Aix-Marseille) : directeur de thèse
Résumé :
Dans son environnement naturel, un rongeur explore et se déplace dans des lieux variés et riches en informations. Ces environnements peuvent être complexes du fait de leur structure, comme des terriers composés de multiples galeries, de formes, de topologie et de reliefs divers. Mais la compartimentation d’un environnement en différents lieux peut également se faire par le comportement de l’animal. En effet, même en absence d’espace séparé physiquement, un animal divise son environnement par les comportements qu’il adopte en différents lieux. Mon travail de thèse montre que l’activité spatiale des cellules de direction, de grille et de lieu, intègre le type d’environnement dans lequel l’animal évolue ainsi que le comportement qu’il adopte en différents lieux. Mon premier travail montre que dans des environnements composés de pièces connectées le cortex rétrosplénial intègre et génère des activités spatiales selon différents cadre de référence. Certains neurones ont une activité propre à chaque pièce, et pourrait fournir une représentation locale des pièces connectées entre elles (i.e. cadre de référence local). En parallèle, d’autres neurones maintiennent une activité stable entre toutes les pièces et pourraient fournir une représentation unique de toutes les pièces ensemble (i.e. un cadre de référence global). Ces activités spatiales ancrées selon différents cadres de référence pourraient être nécessaires à une navigation efficace dans des environnements connectés. Le cortex rétrosplénial contient ces deux types d’activités locales et globales simultanément et serait alors une structure clé de la navigation dans des environnements connectés. Dans une deuxième expérience combinant des enregistrements électrophysiologiques avec un tâche comportementale de navigation dirigée vers un but, j’ai étudié les modifications d’activité des cellules de lieu de l’hippocampe et des cellules de grille du cortex entorhinal média. Dans une première version de cette tâche, les animaux devaient attendre 2 secondes au but pour obtenir une récompense. J’ai alors observé une augmentation de la distance entre les champs d’activité des cellules de grille au niveau du but ainsi qu’une activité secondaire des cellules de lieu au but. Ce travail réplique de précédentes études publiées et des résultats préliminaires du laboratoire. J’ai ensuite adapté la même tâche sans imposer de délai à l’animal au niveau du but et j’ai observé que l’expansion locale de l’activité spatiale des cellules de grille et l’activité secondaire des cellules de lieu étaient perdues (ou dans une moindre mesure). Ces résultats suggèrent que les activités au but des cellules de lieu et de grille seraient dépendantes des contraintes de la tâche comportementale et des stratégies de navigation utilisées par les animaux.
Abstract:
In its natural environment, a rodent explores and move through various places rich in information. These environments can be complex due to their structure, such as burrows composed of multiple tunnels, varying shapes, topology, and reliefs. However, the compartmentalization of an environment into different places can also occur through the animal's behavior. Indeed, even in the absence of physically separate spaces, an animal divides its environment by the behaviors it adopts in different locations. My thesis work demonstrates that the spatial activity of direction, grid, and place cells integrates the type of environment in which the animal operates, as well as the behavior it exhibits in different places. My first study shows that in environments composed of connected rooms, the retrosplenial cortex integrates and generates spatial activities according to different reference frames. Some neurons exhibit activity specific to each room and may provide a local representation of the connected rooms (i.e., a local reference frame). In parallel, other neurons maintain stable activity across all rooms and may provide a unique representation of all the rooms together (i.e., a global reference frame). These spatial activities anchored in different reference frames may be necessary for effective navigation in connected environments. The retrosplenial cortex contains both types of local and global activities simultaneously and would thus be a key structure for navigation in connected environments. In a second experiment combining electrophysiological recordings with a goal-directed navigation task, I studied the changes in activity of hippocampal place cells and medial entorhinal grid cells. In an initial version of this task, animals had to wait 2 seconds at the goal to obtain a reward. I observed an increase in the distance between the activity fields of grid cells locally at the goal, as well as a secondary activity of place cells at the goal. These results replicate those of previous published or preliminary studies from the laboratory. I then adapted the same task without imposing a delay on the animal when it reached the goal, and I observed that the local expansion of the spatial activity of grid cells and the secondary activity of place cells were lost (or diminished). These results suggest that the activity of place and grid cells at the goal is dependent on the constraints of the behavioral task and the navigation strategies used by the animals.
