Isolated cortical computations during delta waves support memory consolidation

International audienceDelta waves have been described as periods of generalized silence across the cortex , and their alternation with periods of endogenous activity results in the slow oscillation of slow wave sleep. Despite evidence that delta waves are instrumental for memory consolidation, their specific role in reshaping cortical functional circuits remains puzzling. We found that delta waves are not periods of complete silence, and the residual activity is not mere neuronal noise. Instead, cortical cells involved in learning a spatial memory task subsequently formed cell assemblies during delta waves in response to transient reactivation of hippocampal ensembles during ripples. This occurred selectively during endogenous or induced memory consolidation. Thus, delta waves represent isolated cortical computations tightly related to ongoing information processing underlying memory consolidation

Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire / Brain rhythms and neural coding of memory

Équipe : Nadia Benabdallah, Ariane Bochereau, Céline Boucly, Céline Drieu, Ombeline Hoa, Eulalie Leroux, Gabriel Makdah, Chantal Milleret, Virginie Oberto, Marco Pompili, Susan Sara, Ralitsa Todorova, Diane Vilmer, Sidney Wiener, Michaël Zugaro. Recherche Page web : https://www.college-de-france.fr/site/en-cirb/zugaro.htm. Introduction Les « cellules de lieu » de l’hippocampe codent la position de l’animal dans l’environnement. Lorsqu’un rat se déplace, en raison de leur organisation temporel..

Nested sequences of hippocampal assemblies during behavior support subsequent sleep replay

International audienc

A consensus statement on detection of hippocampal sharp wave ripples and differentiation from other fast oscillations

Article suggests that common standards for recording, detection, and reporting for intracranial recordings in humans that suggest their role in episodic and semantic memory does not exist. Authors of the article outline the methodological challenges involved in detecting ripple events and offer practical recommendations to improve separation from other high-frequency oscillations, and argue that shared experimental, detection, and reporting standards will provide a solid foundation for future translational discovery

Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire / Brain rhythms and neural coding of memory

    Responsable : Michaël Zugaro Équipe : Céline Drieu, Hongying Gao, Nicolas Maingret, Jumpei Matsumoto, Chantal Milleret, Virginie Oberto, Marco Pompili, Susan Sara, Ralitsa Todorova, Sidney Wiener, Liyang Xiang, Michaël Zugaro Recherche Introduction Les « cellules de lieu » de l’hippocampe codent la position de l’animal dans l’environnement. Lorsqu’un rat se déplace, en raison de leur organisation temporelle singulière, les cellules de lieu s’activent très rapidement l’une après l’autre po..

Mémoire spatiale et navigation

    Responsable : Michaël Zugaro Équipe : Michaël Zugaro, Sidney Wiener, Chantal Milleret, Susan Sara, Anne Cei, Laurent Dollé, Céline Drieu, Hongying Gao, Nicolas Maingret, Virginie Oberto, Marco Pompili, Liyang Xiang, Ralitsa Todorova. Recherche Des enregistrements électrophysiologiques de neurones de l’hippocampe effectués chez le rat libre de ses mouvements ont montré que les « cellules de lieu » sont actives (c’est-à-dire émettent des potentiels d’action) lorsque l’animal se trouve dans ..

Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire

N/

Influences des signaux multisensoriels et moteurs dans l'élaboration des réponses des cellules de direction de la tête chez le rat

Pour pouvoir s'orienter et se déplacer efficacement dans leur environnement, les animaux utilisent toutes sortes de stratégies. Les plus simples consistent à reproduire une séquence motrice stéréotypée, par exemple tourner à droite en sortant du nid et courir tout droit jusqu'à une source de nourriture précédemment identifiée. Des stratégies plus complexes nécessitent de se guider à l'aide de points de repère, d'autres enfin requièrent une connaissance précise de l'environnement. Bien avant la découverte de l'existence dans le cerveau du rat de neurones impliqués dans le traitement de représentations spatiales, des études en psychologie animale avaient suggéré que les rongeurs étaient capables de se repérer en élaborant une sorte de carte mentale de leur environnement, une carte cognitive (Tolman, 1948). Cette proposition faisait l'objet de débats passionnés, opposant ses défenseurs à leurs homologues comportementalistes, selon qui le comportement spatial des animaux devait s'expliquer en termes de chaînes d'associations stimulus-réponse. Une vingtaine d'années plus tard, O'Keefe et Dostrovsky (1971) mettaient en évidence que les cellules pyramidales de l'hippocampe sont impliquées dans le codage de la position du rat dans l'environnement. En raison de cette corrélation fonctionnelle frappante, ces neurones furent appelés cel lules de lieu. Plus récemment, Ranck (1984) découvrait les cellules de direction de la tête (DT), des neurones du postsubiculum (une structure de la formation hippocampique) qui déchargent sélectivement lorsque la tête du rat est orientée dans une direction particulière de l'environnement.Comment de tels neurones sont-ils activés « au bon moment » ? Lorsqu'un animal explore son environnement, divers signaux sensoriels et moteurs au sein du système nerveux central sont susceptibles de véhiculer des informations spatiales : par exemple, les signaux d'origine visuelle peuvent servir à s'orienter par rapport à des points de repère saillants ; ou bien encore, les signaux d'origine vestibulaire, qui codent les accélérations angulaires et linéaires de la tête, permettent de déterminer le mouvement de la tête dans l'espace.Notre travail a pour but de mieux comprendre comment ces différents signaux sensoriels et moteurs contribuent à la genèse et à la mise à jour des réponses des cellules DT chez le rat. Nous commencerons donc par placer notre travail dans un contexte théorique précis, en définissant tout d'abord la notion de référentiel, qui permet de caractériser les relations spatiales entre le sujet et l'environnement - ou entre les éléments de l'environnement. Puis, nous passerons en revue les signaux sensoriels et moteurs potentiellement impliqués dans l'élaboration des représentations spatiales, et leurs possibles intéractions. Nous nous attacherons à distinguer les informations spatiales fournies par les éléments de l'environnement, de celles qui sont fournies par les signaux neuraux générés par les mouvements propres du sujet. Ces considérations théoriques seront l'ob jet de la première Partie. Dans la deuxième Partie, nous présenterons un ensemble de travaux de psychologie animale qui ont permis de mieux caractériser les influences des repères environnementaux et des signaux de mouvement propre sur les comportements spatiaux des rongeurs. Une revue exhaustive de ces études dépassant le cadre de notre travail, nous ne nous intéresserons ici qu'à un certain nombre de résultats choisis ayant un rapport direct avec les questions théoriques qui ont guidé nos propres travaux expérimentaux. Nous présenterons ensuite quelques structures neurales impliquées dans le traitement des représentations spatiales, dont le fonctionnement pourrait constituer la base neurophysiologique d'un certain nombre de comportements spatiaux. Nous insisterons tout particulièrement sur les cellules DT (troisième Partie) et les cellules de lieu (quatrième Partie). Nous verrons que les réponses de ces deux populations de neurones sont influencées à la fois par les repères environnementaux, et par les signaux produits par les mouvements propres de l'animal. Pour d'autres revues des résultats expérimentaux concernant les influences des signaux sensoriels et moteurs sur les réponses des cellules DT et des cellules de lieu, le lecteur est invité à se référer à Wiener et Zugaro (2001) et à Wiener, Rondi-Reig, et Zugaro (2001), ainsi qu'à Zugaro et coll. (2000). Nous présenterons ensuite un certain nombre d'autres structures cérébrales dont les réponses sont corrélées au comportement spatial de l'animal (cinquième Partie). Il s'agira cette fois d'une présentation succincte, notre intention étant surtout de montrer comment les signaux générés par ces structures pourraient influencer les cellules DT et les cellules de lieu. Nous serons alors à même de présenter nos propres travaux expérimentaux (sixième Partie). Ces travaux ont fait l'objet d'articles publiés (ou récemment acceptés) par des revues internationales à comité de lecture (Zugaro, Tabuchi, et Wiener, 2000 ; Zugaro, Berthoz, et Wiener, 2001a ; Zugaro et coll., 2001 ; Zugaro, Berthoz, et Wiener, 2001b). Un manuscrit est également en cours de rédaction en collaboration avec Robert Muller, Jeffrey Taube, Joshua Bassett, Gary Muir et Edward Golob. Ces articles sont proposés ici dans leur intégralité, précédés de résumés en français incluant dans chaque cas une présentation de la problématique, des expériences et des résultats, ainsi que d'une discussion. Nous conclurons par une discussion générale

Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire / Brain rhythms and neural coding of memory

    Responsables : Michaël Zugaro Équipe : Nadia Benabdallah, Ariane Bochereau, Céline Drieu, Hongying Gao, Nicolas Maingret, Jumpei Matsumoto, Chantal Milleret, Virginie Oberto, Marco Pompili, Susan Sara, Laura Sylvander, Ralitsa Todorova, Sidney Wiener, Liyang Xiang, Michaël Zugaro. Recherche Introduction Les « cellules de lieu » de l’hippocampe codent la position de l’animal dans l’environnement. Lorsqu’un rat se déplace, en raison de leur organisation temporelle singulière, les cellules d..