Projet ANR-15-CE32-0016 – CORNET : Intégration des processus ascendants et descendants du cortex chez le marmouset et le macaque
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Henry Kennedy (Institut Cellule Souche et Cerveau)
Montant : 385000.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 48 mois
Résumé : Le laboratoire Kennedy-Knoblauch a généré une base de données considérable concernant les voies inter-aire chez le macaque. La relation distance/poids de cette base de données a permis de développer un modèle à grande échelle de l’EDR prédictif qui révèle de nombreuses caractéristiques observées dans des données incluant l’organisation hiérarchique du cortex (Markov et al., 2013b; Song et al., 2014). L’équipe Fries qui est internationalement reconnu pour le développement d’une technologie à la pointe permettant les enregistrement électrophysiologiques à grande échelle dans le cortex, et qui ont permis des découvertes primordiales notamment que la computation corticale se déroule dans l’interaction entre les dynamiques neuronales et la connectivité structurelle (Fries, 2009). Plus récemment, l’équipe Fries s’est intéressée au codage prédictif afin de développer des modèles de causalité dynamique pour observer les asymétries dans les voies antero- et retrograde des réseaux corticaux (Bastos et al., 2015a; Bastos et al., 2012). Les équipes Fries et Kennedy-Knoblauch ont collaboré afin d’examiner la corrélation des hiérarchies structurelles et fonctionnelles dans le cortex visuel du macaque (Bastos et al., 2015b). Ce travail montre que les influences dirigées contraignent la hiérarchie fonctionnelle. Dans ce projet, les deux équipes vont approfondir leur collaboration. Cela implique de combiner les compétences complémentaires des deux équipes pour améliorer notre compréhension des processus corticaux, en développant des études sur le cerveau de marmoset afin d’intégrer les modèles à grande échelles structurels et fonctionnels du cortex. Nous utiliserons des traceurs retrogrades afin d’en tirer une matrice pondérée et dirigée de la connectivité du cortex du marmoset. Les traceurs seront injectés dans les aires du marmoset disséminées à travers le cortex. Les aires corticales visuelles feront l’objet d’une attention particulière. Nous établirons une cartographie extrêmement précise de la connectivité de cette région. On utilisera de l’électrocorticographie à haute densité (hdECog, 200 electrodes/cm2) afin d’enregistrer simultanément les aires visuelles des régions occipitales, temporales, pariétales et frontales. Nous insisterons sur le rôle de la synchronisation rythmique locale et inter-aires. Certaines expériences avec des traceurs retrogrades seront conduits sur des animaux pour lesquels nous avons des données électropysiologiques afin de confirmer et consolider la cartographie électrophysiologique et anatomique. Ces données seront utilisées pour construire des modèles de causalité dynamique afin de révéler la mécanique du codage prédictif visuel à un degré de précision jamais atteint. Le travail sur le marmoset sera prolongé en développant un cadre bayesien pour compléter le réseau cortical structurel. Nous améliorerons les algorithmes existants pour compléter les données et quantifier l’incertitude en incorporant la distance et le poids dans nos procédures d’imputation. L’imputation sera d’une importance primordiale pour compléter le réseau chez le marmoset, le macaque et la souris. Nous entreprendrons une étude plus poussée afin d’améliorer la base de données existant déjà chez le macaque en passant d’un atlas de 91 à 131 aires. Nous convertirons nos données existantes sur les aires pondérées à un degré plus fin nous permettant d’optimiser la corrélation avec l’électrophysiologie et une segmentation plus flexible. Ce projet étudiera comment le modèle EDR mesure la taille du cerveau nous permettant d’approfondir notre compréhension des caractéristiques du cortex. Le présent projet étudiera les modèles structurels à grande échelle chez le macaque, le marmoset et la souris. La relation poids distance de ces 3 espèces avec des cerveaux de différentes tailles nous permettra de déterminer les caractéristiques de mesure du cortex et nous permettra d’extrapoler nos résultats à des conclusions sur le cerveau humain.