Responsiveness and dynamics of asynchronous states and Gamma oscillations in cerebral cortex - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Responsiveness and dynamics of asynchronous states and Gamma oscillations in cerebral cortex

Réactivité et dynamique des états asynchrones et des oscillations Gamma dans le cortex cérébral

Eduarda Susin

Résumé

Understanding cognition and its underlying mechanisms (how information is encoded, decoded and processed) is one of the purposes of neuroscience. Gamma oscillations (30-90 Hz) are believed to be involved in information processing, and have been associated to different high-level cognitive functions, such as memory, perception, attention, focused arousal and prediction. Regardless of these observations the exact role of these oscillations is still debated. In order to study the neuronal principles of information transmission in the brain, we took advantage of multi-unit electrophysiological data acquired in human. The analysis of this data indicated how individual neurons participate to Gamma rhythms, and these features were used to build and constrain computational network models. We built three network models generating Gamma rhythms by three different mechanisms: either by the exclusive interaction between inhibitory neurons [Interneuron Gamma (ING)] or by the interaction of inhibitory and excitatory neurons via Pyramidal-Interneuron Gamma (PING) or via Chattering Induced Gamma (CHING). These models were explored and compared to asynchronous states, in order to determine what are the consequences of each oscillatory mechanism in the way information is processed by the network. Information transmission was assessed by means of the measurement of network responsiveness, which was acquired in healthy and in pathological states mimicking hallucinatory states or schizophrenia disease. This work provides insight into the role of Gamma oscillations during healthy and pathological conditions.
Comprendre la cognition et ses mécanismes sous-jacents est l’un des objectifs des neurosciences. Certaines observations indiquent l’implication des oscillations Gamma (30-90 Hz) dans le traitement de l’information en étant associées à différentes fonctions cognitives de haut niveau. Néanmoins, malgré ces corrélations, le rôle exact des oscillations Gamma est encore débattu. Afin d’étudier les principes neuronaux de la transmission de l’information dans le cerveau, nous avons profité de l’analyse des données électrophysiologiques acquises chez l’homme. Cette analyse a indiqué comment des neurones individuels participent aux rythmes Gamma, nous permettant d’utiliser ces caractéristiques pour construire et contraindre des modèles de réseaux informatiques. Nous avons construit trois modèles de réseaux générant des rythmes Gamma par trois mécanismes différents : un par l’interaction exclusive entre neurones inhibiteurs et deux par l’interaction de neurones inhibiteurs et excitateurs. Ces modèles ont été explorés et comparés à des états électro-physiologiques asynchrones, afin de déterminer quelles sont les conséquences de chaque mécanisme oscillatoire dans la manière dont l’information est traitée par le réseau. La transmission de l’information a été évaluée à travers de la réactivité du réseau, qui a été acquise dans des conditions saines et dans des conditions pathologiques, imitant des états hallucinatoires ou semblables à des conditions observées dans des patients schizophréniques. Ce travail apporte une compréhension du rôle des oscillations Gamma dans des conditions saines et dans des conditions pathologiques.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03583896 , version 1 (22-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03583896 , version 1

Citer

Eduarda Susin. Responsiveness and dynamics of asynchronous states and Gamma oscillations in cerebral cortex. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2021. English. ⟨NNT : 2021SORUS366⟩. ⟨tel-03583896⟩
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