Description du projet
La formation de la mémoire pourrait dépendre de la synchronisation du tronc cérébral et de l’hippocampe
Les cartes fonctionnelles et structurelles du cerveau et du tronc cérébral ont mis en lumière d’importants circuits neuronaux et leurs interconnexions. Combinée à des études comportementales, cette activité interconnectée peut être associée à des fonctions supérieures. Alors que nous savons depuis longtemps que l’hippocampe joue un rôle essentiel dans les processus de mémoire, le rôle du tronc cérébral dans la mémoire demeure inconnu. Toutefois, une activité synchronisée a été liée à la formation de la mémoire et le tronc cérébral la module pendant le sommeil et l’éveil. DREAM enregistre simultanément l’activité neuronale du tronc cérébral et de l’hippocampe chez des souris effectuant une tâche mobilisant la mémoire ou chez des souris endormies. Le traitement avancé de signaux et l’apprentissage automatique pourraient fournir un modèle des interactions dynamiques entre le tronc cérébral et l’hippocampe et de leur lien avec les processus de mémoire.
Objectif
Storing information and then using it to guide behaviour is one of the most remarkable abilities of the brain. Memory storage relies on network mechanisms in which the hippocampal formation interacts with the rest of the brain during periods of sleep. The neural computations associated with this process correlate with both enduring and transient changes in the excitability of neural circuits. Nuclei located in the brainstem dictate these ‘state changes’, modulating the signalling between groups of forebrain cells. However, the role of the brainstem in memory formation remains unknown. This project aims to determine the role of different sleep stages in memory formation and long-term consolidation, and to elucidate the functional role of the brainstem in these processes. To this end, I will use a battery of experimental techniques, mathematical methods and biophysical models to probe and analyse the neural activity of the brainstem-hippocampal system. Neuronal activity will be recorded concurrently from the pons, thalamus and hippocampus of mice while performing a reference memory task. I will identify specific neural mechanisms that trigger different hippocampal synchrony regimes and memory reactivations mediated by brainstem activity during wakefulness and sleep. For this, I will develop state-of-the-art methods based on signal processing and machine learning. Besides, using optogenetic tools, I will determine the causal role of the brainstem in regulating hippocampal circuits and the animals’ behavioural performance. Finally, I will develop a biophysical model to test how well different network mechanisms explain the dynamics of the interactions between the brainstem and the hippocampus. Understanding the detailed properties of the interactions between these systems of the brain in relation to memory processes will be an important step toward establishing neurophysiological markers that can be preventive targets to ameliorate effects of memory-related pathologies.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinateur
3400 Klosterneuburg
Autriche