Projet ANR-07-NEUR-0025 – NATACS : Etude de propriétés collectives  du système vibrisse-cortex avec des stimuli tactils naturels.
Programme : Neurosciences, Neurologie et psychiatrie (NEURO) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR SUD)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; École normale supérieure de Paris; École normale supérieure de Paris
Montant : 570000.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Ce projet conjoint entre trois équipes spécialisées dans le traitement sensoriel cortical et la physiologie du cervelet vise à déterminer comment les statistiques des scènes tactiles naturelles affectent le codage neuronal du système somatosensoriel. Lors de l'exploration de l'environnement, les rats contactent des objets avec plusieurs vibrisses générant un pattern spatio-temporel complexe. Le projet NATACS souhaite explorer comment les interactions multi-vibrissales sont codées à trois niveaux d'intégration du système, les cortex somatosensoriels primaire et secondaire et le cortex cérébelleux, lorsque le réseau neuronal reçoit des entrées parallèles d'une grande partie des vibrisses périphériques. La faisabilité du projet est garantie par une combinaison originale de techniques de pointe: un stimulateur multivibrissal, des enregistrements intracellulaires in vivo, des enregistrements multiunitaires massifs, et de la microscopie à deux-photons couplée à un balayage ultrarapide.//Le projet expérimental comprend une étude in vivo des interactions multivibrissales facilitatrices et inhibitrices dans trois structures recevant des informations des vibrisses, et ce pendant la stimulation des vibrisses avec des séquences temporellement complexes.
Le plan de travail est composé de 4 tâches: la première est de finaliser le développement et de valider expérimentalement une matrice de stimulation multivibrissale (basée sur une technologie piézoélectrique) qui permettra la stimulation indépendante de 25 vibrisses dans toutes les directions. Le transfert de cette technologie aux autres groupes associés à ce projet permettra d'utiliser le même outil de stimulation dans toutes les phases de ce projet. La deuxième tâche est de caractériser les champs récepteurs spatio-temporaux dans les cortex somatosensoriels primaires et secondaires ainsi que dans le cortex cérébelleux à l'aide de la matrice de stimulation développée dans la tâche 1. La troisième tâche consiste à explorer l'influence des stimuli naturels incluant la stimulation simultanée du centre et de la périphérie lointaine du champ en termes de représentation neuronale du stimulus et de transmission de l'information. Les données obtenues seront analysées dans le cadre de la théorie de l'information (information mutuelle et efficacité de la transmission). Finalement, nous étudierons comment les interactions multivibrissales affectent l'organisation fonctionnelle des ensembles neuronaux grâce à l'utilisation de la microscopie à deux-photons. En particulier, nous étudierons si, comme suggéré par des arguments théoriques, la stimulation naturelle produit une activité éparse et décorrélée entre les neurones visualisés simultanément.
//Le but du projet NATACS est de caractériser au niveau cellulaire et du réseau comment le code neuronal est modifié quant on passe d'une stimulation mono-vibrissale à des déflexions complexes mimant des scènes tactiles naturelles. Notre projet produira une description extensive des champs récepteurs spatio-temporaux dans trois structures impliquées dans le traitement de l'information sensorielle. Notre prédiction est que les statistiques spatiales et temporelles des stimuli naturels vont générer une représentation neuronale éparse, augmentant la sélectivité et la quantité d'information par neurone, et diminuant de façon concomitante la corrélation d'activité au sein de la population de neurones activés. Finalement, notre projet devrait permettre de mieux comprendre la contribution fonctionnelle des connexions latérales dans le cortex et des fibres parallèles dans le cervelet.