ROLE DU CORTEX ENTORHINAL MEDIAN DANS LE TRAITEMENT DES INFORMATIONS SPATIALES : ETUDES COMPORTEMENTALES ET ELECTROPHYSIOLOGIQUES - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2014

ROLE DU CORTEX ENTORHINAL MEDIAN DANS LE TRAITEMENT DES INFORMATIONS SPATIALES : ETUDES COMPORTEMENTALES ET ELECTROPHYSIOLOGIQUES

Role of the medial entorhinal cortex in spatial information processing: behavioral and electrophysiological studies

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Abstract

Since the discovery of entorhinal grid cells, the medial entorhinal cortex (MEC) has received a major interest in studies on the neural bases of spatial navigation. The multi-positional activity of these neurons forms a universal Euclidian map which can be used to calculate a position, a direction and a distance. The MEC also contains neurons whose firing is correlated with the rat head direction, with both the position and the direction, or with the limits of the environment. The current hypotheses suggest that the MEC has an important role in processing spatial information based on self-motion cues (idiothetic information). Besides, the MEC spatial activity would be necessary for generating the hippocampal spatial representation, which is characterized by the presence of place cells, that are selectively activated when the animal is at specific locations in a given environment. The work conducted during my PhD thesis was aimed at understanding the nature of the spatial representation formed by the MEC. First, we show that the MEC codes specifically distance information which is necessary for a type of navigation based on idiothetic cues, called path integration. Then, we observe that the vestibular system, an important source of idiothetic information in the brain, influences the MEC theta rhythm and its modulation by the animal velocity. In addition, we show that MEC activity is necessary for the stability of place cells activity. Finally, we observe that entorhinal grid cells activity is modified by the information available in the environment (allothetic information). Together, our results show that the MEC processes and integrates idiothetic information as well as allothetic information. These data suggest that the entorhinal map is not a universal metric based on idiothetic information, but is flexible and dependant on the information present in the environment. In addition, the entorhinal map is not required for the generation of place cells activity, contrary to the dominant hypothesis.
Depuis la découverte des cellules grilles chez le rat, le cortex entorhinal médian (CEM) suscite un intérêt majeur dans les études sur les bases neurales de la navigation spatiale. L’activité multi-positionnelle de ces neurones forme un quadrillage unique dans tout environnement, à l’image d’un système de coordonnées universel qui serait utilisé pour calculer une position, une direction et une distance. Le CEM contient également un ensemble de neurones dont la décharge peut être modulée par la direction de la tête, à la fois par la position et la direction, ou par les limites d’un environnement. A la lumière de ces propriétés spatio-sélectives, les hypothèses actuelles suggèrent que le CEM ait un rôle important dans les mécanismes de traitement des informations spatiales liées aux mouvements de l’animal (informations idiothétiques). Par ailleurs, l’activité spatiale du CEM serait nécessaire pour former la représentation spatiale de l’hippocampe, caractérisée par la présence de cellules de lieu qui sont sélectivement activées lorsque l’animal occupe une position spécifique dans l’espace. Le travail de recherche réalisé au cours de cette thèse s’intéresse à la nature des représentations spatiales formées par le CEM. Tout d’abord, nous montrons que le CEM code spécifiquement une information de distance, l’une des composantes nécessaires pour que l’animal puisse réaliser un type de navigation reposant sur les informations idiothétiques, appelé intégration des trajets. Puis, nous observons que le système vestibulaire, une source importante d’informations idiothétiques, influence l’activité thêta du CEM et permet la modulation de ce rythme thêta par la vitesse de déplacement des animaux. Ensuite, nous montrons que l’activité du CEM est nécessaire à la stabilité de l’activité des cellules de lieu. Parallèlement, nous observons que l’activité des cellules grilles du CEM est modifiée par les informations contenues dans l’environnement (allothétiques). Dans leur ensemble, nos résultats montrent que le CEM traite et intègre des informations idiothétiques mais aussi des informations allothétiques. Ces données suggèrent que la carte spatiale du CEM ne fournit pas une métrique universelle reposant sur les informations idiothétiques, mais possède un certain degré de flexibilité en réponse aux changements environnementaux. De plus, cette carte spatiale entorhinale n’est pas requise pour la formation de l’activité spatiale des cellules de lieu, contrairement à ce que suggère l’hypothèse dominante.
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Dates and versions

tel-01446689 , version 1 (31-01-2017)

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  • HAL Id : tel-01446689 , version 1

Cite

Jacob Pierre-Yves. Role of the medial entorhinal cortex in spatial information processing: behavioral and electrophysiological studies. Sciences cognitives. Aix Marseille Université, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01446689⟩
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