La façon dont l’expérience façonne l’activité des cellules de la place hippocampique pour créer des cartes cognitives flexibles

Le cerveau des mammifères est connu pour produire des représentations mentales de l’environnement spatial, appelées cartes cognitives, qui aident les humains et les animaux à naviguer dans leur environnement. Une sous-population de neurones dans la zone CA1 de l’hippocampe, qui sont appelées cellules de lieux (PC), se sont avérées actives lorsque les animaux visitent des lieux ou des emplacements spécifiques dans leur environnement.

L’activation de ces cellules était auparavant liée au codage des informations liées à l’espace et à l’objectif, qui devait soutenir la création de cartes cognitives. Alors que de nombreuses études antérieures ont exploré la fonction des PC et leur contribution à la création de cartes cognitives, le rôle de l’expérience dans la formation de la création de ces cartes n’a pas encore été élucidé.

Les chercheurs du Baylor College of Medicine ont récemment mis en lumière les mécanismes par lesquels l’expérience pourrait influencer le codage des informations par les PC. Leurs résultats, publiés dans Neuroscience de la natureSuggérer que les expériences produisent un ajustement de l’entrée synaptique dans le cerveau de la souris, ce qui affecte à son tour l’activité des PC, permettant la production de cartes cognitives flexibles.

“Les PC CA1 hippocampiques codent à la fois des informations référencées à l’espace et à l’objectif pour soutenir une carte cognitive”, a écrit Fish Kunxun Qian, Yiding Li et Jeffrey C. Magee dans leur article. “Le mécanisme de ce référence et le rôle de l’expérience restent mal compris. Ici, nous avons enregistré longitudinalement l’activité PC tandis que les souris fixées à la tête ont effectué une tâche d’apprentissage spatiale sur un tapis roulant.”

Essentiellement, Qian, Li et Magee ont enregistré l’activité des PC dans l’hippocampe, en particulier dans la zone CA1, dans le cerveau de 22 souris adultes lorsqu’ils effectuaient une tâche d’apprentissage spatiale. Les enregistrements ont été collectés en utilisant deux techniques: l’imagerie à deux photons et l’enregistrement intracellulaire in vivo via une électrode implantée.

“Dans un environnement familier, la représentation CA1 se composait de PC qui ont été référencés soit à des emplacements spatiaux spécifiques ou à un objectif de récompense dans des proportions approximativement égales”, a écrit Qian, Li et Magee. “Cependant, la représentation CA1 est devenue principalement référencée par des objectifs lors de l’exposition à un nouvel environnement, car les PC référencés sur l’espace ont changé de référence de manière adaptative.”

Les enregistrements recueillis par cette équipe de chercheurs suggèrent que lorsque les souris commencent à naviguer dans un nouvel environnement, les représentations produites par les cellules de la place de la région CA1 de leur hippocampe deviennent de plus en plus orientées vers les objectifs. Cela suggère que l’expérience des animaux influence la création de cartes cognitives, qui garantissent que ces cartes les aident au mieux à accomplir les tâches spatiales et à atteindre leurs objectifs.

“Les enregistrements potentiels de la membrane intracellulaire ont révélé que les neurones CA1 individuels recevaient simultanément les entrées synaptiques référencées à l’espace et à l’objectif, et le rapport de ces entrées était corrélé avec le référencement individuel PC”, a écrit Qian, Li et Magee. “De plus, le références PC en forme de plasticité synaptique comportementale en forme de la plasticité. Ensemble. Ensemble, ces résultats suggèrent que l’ajustement dépendant de l’expérience des formes d’entrée synaptiques se référençant pour soutenir une carte cognitive flexible.”

Dans l’ensemble, les résultats récents recueillis par Qian, Li et Magee suggèrent que chez la souris, l’ajustement des cartes cognitives basée sur l’expérience peut au moins en partie s’expliquer par la réorganisation dynamique des entrées synaptiques. Les études futures pourraient tester davantage cette hypothèse et valider les résultats de l’équipe, améliorant la compréhension actuelle des processus neuronaux soutenant l’apprentissage et la navigation spatiaux basés sur l’expérience.

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