Postural control in larval zebrafish : vestibular behavior repertoire and a new method to study it - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2022

Postural control in larval zebrafish : vestibular behavior repertoire and a new method to study it

Contrôle postural chez le poisson zèbre larvaire : répertoire du comportement vestibulaire et nouvelle méthode pour l'étudier

Natalia Beiza Canelo
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1162195
  • IdRef : 26425564X

Résumé

The vestibular system in the inner ear plays a central role in sensorimotor control by informing the brain about the orientation and linear acceleration of the head. In the present work we studied the zebrafish larva response to different vestibular stimulus, to characterize the vestibulospinal reflexes and the underlying neural substrates. In the first part of the thesis we described the tail movements elicited by vestibular stimulation, finding that larvae use their tail to compensate imbalance. Next, we characterized different neural populations that are active during sinusoidal-roll stimulation. Despite the fact that vestibular cues are central for locomotion and postural control, most neurophysiological experiments are performed using head-fixed configurations depriving animals of vestibular inputs. To overcome this limitation, we decorated the utricular otolith of the vestibular system with paramagnetic nanoparticles. This procedure effectively endowed the animal with magneto-sensitive capacities: applied magnetic field gradients induced forces on the otoliths resulting in robust behavioral responses comparable to that evoked by rotating the animal by up to 20°. We recorded the whole-brain neuronal response to this fictive vestibular stimulation using light-sheet functional imaging. Experiments performed in unilaterally injected fish revealed the activation of a commissural inhibition between the brain hemispheres. This magnetic-based stimulation technique opens new perspectives to functionally dissect the neural circuits underlying vestibular processing and to develop multisensory virtual environments including vestibular feedback.
Le système vestibulaire de l'oreille interne joue un rôle central dans le contrôle sensorimoteur en informant le cerveau de l'orientation et de l'accélération linéaire de la tête. Dans ce travail, nous avons étudié la réponse des larves de poisson zèbre à différents stimuli vestibulaires, afin de caractériser les réflexes vestibulospinaux et les substrats neuraux sous-jacents. D'abord, nous avons décrit les mouvements de la queue provoqués par la stimulation vestibulaire, en constatant que les larves utilisent leur queue pour compenser le déséquilibre. Ensuite, nous avons caractérisé les différentes populations neuronales qui sont actives pendant la stimulation sinusoïdale de la queue. Bien que les signaux vestibulaires soient essentiels à la locomotion et au contrôle postural, la plupart des expériences neurophysiologiques sont réalisées dans des configurations où la tête est fixée, ce qui prive les animaux des signaux vestibulaires. Pour surmonter cette limitation, nous avons utilisé nanoparticules paramagnétiques pour stimuler les système vestibulaire. Nous avons enregistré la réponse neurale de l'ensemble du cerveau à cette stimulation vestibulaire fictive en utilisant l'imagerie fonctionnelle par nappe à lumière. Les expériences réalisées chez des poissons injectés unilatéralement ont révélé l'activation d'une inhibition commissurale entre les hémisphères cérébraux. Cette technique de stimulation magnétique ouvre de nouvelles perspectives pour disséquer fonctionnellement les circuits neuronaux qui sous-tendent le traitement vestibulaire et pour développer des environnements virtuels multisensoriels incluant un retour vestibulaire.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03771814 , version 1 (07-09-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03771814 , version 1

Citer

Natalia Beiza Canelo. Postural control in larval zebrafish : vestibular behavior repertoire and a new method to study it. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Sorbonne Université, 2022. English. ⟨NNT : 2022SORUS104⟩. ⟨tel-03771814⟩
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