Electrophysiological investigation of meso-cortico-limbic circuit under stress situations and uncertainty.
Investigation électrophysiologique de la boucle méso-cortico-limbique dans des contextes de stress et d’incertitude.
Résumé
Currently, there is a renewed interest in studying extracellular field potentials (EFP). This signal and the oscillations associated with it are the basis of many studies on the mechanisms underlying cognitive processes in cortical networks. Three key functional roles of oscillations recorded in the nervous system have been proposed : i) encoding specific information ii) modulation of attentional states of the brain, but
also iii) creating dynamic assemblies. Although the interest for EFP continues to grow, the interpretation of these signals are sparse.
During my project I focused on the interpretation of EFP patterns under stress and uncertainty and specifically studied neocortex, hippocampus (HPC) and the ventral tegmental area (VTA) signals in these two experimental settings.
Firstly, we recorded and analyzed the activity in the dopaminergic circuits including the VTA, PFC (prefrontal cortex) and OFC (orbitofrontal cortex) in a probabilistic decision-making paradigm for mice. We demonstrated that the PFC, OFC and VTA circuit shows specific time-dependent activation sequences depending on the anticipated choice per trial.
Secondly, I was interested to measure, in awake animals, the effects caused by stress on the PFC and HPC signals at different ages. Our results demonstrate major effects at the level of the power spectral analysis. We identified that particularly the occurrence of high amplitudes in the range (7 12 Hz) vary according age and context (rest, stress).
On constate actuellement un regain d’intérêt pour l’étude des potentiels de champs extracellulaires (EFP). Ce signal et les oscillations qui lui sont associées sont à la base de nombreuses études sur les mécanismes sous-tendant des processus cognitifs au sein des réseaux corticaux. Trois principaux rôles fonctionnels des oscillations enregistrées dans le système nerveux ont été proposés : i) le codage d’informations spécifiques ii) la modulation des états attentionnels du cerveau, mais aussi iii) la création d’assemblées dynamiques. Si l’intérêt pour les EFP ne cesse de croître, l’interprétation de ces signaux demeure cependant délicate.
Je me suis intéressé aux EFP enregistrés dans les régions du néocortex, de l’hippocampe (HPC) et de l’aire tegmentale ventrale (VTA) dans deux cadres expérimentaux dits “contrôlés” - afin de déceler des “motifs” oscillatoires spécifiques dans les mécanismes de mémorisations d’une situation stressante d’une part et dans les prises de décision sous incertitude d’autre part.
Nous avons dans un premier temps enregistré et analysé l’activité dans les circuits dopaminergiques de la VTA (l’aire tegmentale ventrale), le PFC (cortex préfrontal) et l’OFC (cortex orbitofrontal) dans un paradigme permettant d’analyser le comportement de souris dans un cadre de prise de décision sous incertitude. Nous avons pu montrer dans un premier temps, que les circuits PFC, OFC et la VTA montrent des séquences d’activations et de synchronisations spécifiques selon le choix de l’individu, en condition incertaine.
Dans un second temps, je me suis intéressé à mesurer, chez l’animal éveillé, les effets que pouvait engendrer une situation stressante sur le PFC et l’HPC en fonction de l’âge. Nos résultats mettent en évidence que les principaux effets mesurables aux niveaux des spectres de puissances s’expliquent par l’apparition d’activités électriques de fortes amplitudes dans la gamme (7-12 Hz), dont l’apparition varie en fonction de l’âge et du contexte (repos, stress).