résumés des cours et travaux - Collège de France

950 LES ÉQUIPES ACCUEILLIES AU COLLÈGE DE FRANCE
l’année dernière, nous avons montré comment ces données peuvent être expliquées
par des principes de symétrie au niveau de la connectivité neuronale. Ce travail
propose des perspectives mathématiques sur différentes architectures possibles de
systèmes de mémoire de travail. Un travail en cours cherche à affiner ces modèles
de réseaux, afin de mieux reproduire les données expérimentales, et de proposer
des prédictions pour des expériences futures.
Nous avons développé une théorie nouvelle pour expliquer les courbes de
mémoire à court terme. Dans cette théorie, la mémoire de travail est entretenue
par de la facilitation synaptique basée sur le calcium, au niveau des connections
récurrentes dans les réseaux du néo-cortex. Le calcium présynaptique résiduel
jouerait alors le rôle d’un tampon, contrôlé, renouvelé et « lu » par les activités
« spikantes » des neurones. Du fait des longues constantes de temps de la cinétique
du calcium, le taux de renouvellement peut être bas, menant à un mécanisme
efficace et robuste. La durée et la stabilité de la mémoire à court terme peuvent
être contrôlées en modulant l’activité spontanée au sein du réseau. Ce travail a
conduit à une publication dans Science.
Dynamique de la neuromodulation et de la fonction dendritique
En collaboration avec le Experimental and Theoretical Neuroscience Laboratory et
le Salk Institute, nous avons mené une série d’expériences pour tester l’influence de
l’acetylcholine sur la dynamique de la génération de spikes dans les neurones
corticaux. Ces expériences révèlent une influence non-linéaire assez surprenante de
l’acetylcholine sur l’excitabilité des neurones pyramidaux du cortex, via la
modulation des multiples canaux potassium contrôlant l’adaptation à la fréquence
de décharge. Nous développons des modèles théoriques de ces effets, et examinons
l’interaction des multiples mécanismes d’adaptation lors du calcul neuronal.
Nous avons développé une nouvelle théorie et un cadre mathématique pour
étudier la dynamique des arbres dendritiques possédant des oscillateurs intrinsèques.
Nous avons montré sous quelles conditions l’arbre dendritique se comporte comme
une seule unité globale de traitement du signal. Nous appliquons ce cadre théorique
pour étudier le traitement probabiliste de l’information au niveau des dendrites,
l’apprentissage et la formation de champs de grilles (« grid fields ») dans le cortex
entorhinal, qu’on sait en relation avec les facultés animales de navigation.
Théories et modèles de la dépendance aux drogues
Le tabac, qui instaure un comportement compulsif et de dépendance, reste un
problème majeur de santé publique. La nicotine est le principal facteur de
dépendance contenu dans la fumée de tabac. Bien que les cibles moléculaires de la
nicotine sont maintenant bien connues, ainsi que ses effets aux niveaux moléculaire,
cellulaire et comportemental, les mécanismes précis reliant ces différentes échelles
ne sont pas encore bien cernés. Nous avons approché ce problème à travers deux
modèles complémentaires de dynamique neuronale.