The neuronal basis of auditory-induced and spontaneous behavior in the zebrafish larva
Les bases neuronales du comportement auditif et spontané chez la larve de poisson zèbre
Résumé
To characterize the neuronal basis of the sensorimotor integration of sound stimuli in the zebrafish auditory system responsible for the generation of long-latency tail movements (LLTMs), I used two-photon and light-sheet calcium imaging in intact, behaving zebrafish larvae. I monitored neural activity elicited by auditory stimuli while simultaneously recording tail movements. I found a low-dimensional representation of frequency information, maintained throughout the development of the larvae. Low frequencies (150–450 Hz) were locally processed in the hindbrain and elicited LLTMs. Higher frequencies (900–1,000 Hz) rarely induced motor behaviors and were represented in the hindbrain and in the midbrain. Finally, I found that the sensorimotor transformations in the zebrafish auditory system involve the temporal integration of the sensory response in order to generate a motor behavior. I characterized the neuronal activity preceding the onset of spontaneous tail bouts. Contrary to the gradual buildup of activity found in some animals before the onset of spontaneous movements, I found hinbrain circuits that were recruited before some, but not all spontaneous tail bouts, principally in the vagal lobe, and the octaval nuclei, as well as in the tegmentum. This probabilistic activation of brain circuits probably reflects a hidden complexity in the generation of spontaneous movements, where several neural circuits could be involved in the generation of spontaneous behavior. Those preliminary results could indicate a widespread behavioral role for the octaval nuclei, which integrate lateral line, vestibular and auditory information.
Afin de caractériser les bases neuronales de l'intégration sensorimotrice des stimuli auditifs impliqués dans la génération de mouvements de la queue tardifs (MQTs), j'ai utilisé un microscope deux-photons ainsi qu'un microscope à nappe laser pour enregistrer simultanément l'activité neuronale et le comportement moteur de larves libres de bouger leur queue. J'ai observé une représentation des fréquences sonores de faible dimension, maintenue au cours du développement. Les basses fréquences (150-450 Hz) sont traitées localement dans le cerveau postérieur et sont capables de générer des MQTs. Les hautes fréquences (900–1,000 Hz) n'induisent que rarement un comportement moteur et sont représentées dans le cerveau postérieur et le mésencéphale. Enfin, j'ai observé que l'intégration temporelle de la réponse sensorielle est impliquée dans la transformation sensorimotrice. J'ai caractérisé l'activité neuronale précédant la génération de mouvements spontanés de la queue. Contrairement à l'augmentation graduelle de l'activité observée chez certains animaux, j'ai observé l'activation de circuits du cerveau postérieur, recrutés avant certains mouvements spontanés, principalement dans le lobe vagal, les noyaux octavaux ainsi que le tegmentum. Cette activation probabiliste correspond probablement à une complexité cachée: plusieurs circuits neuronaux pourraient être responsables de la génération de mouvements spontanés. Ces résultats préliminaires suggèrent une implication large des noyaux octavaux, responsables de l'intégration sensorielle de la ligne latérale, du système vestibulaire et de l'information auditive, dans la génération de comportements moteurs.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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