Soutenance de thèse – Roman Ursu

/ Team
Network dynamics for procedural learning
IMN

Titre

Résumé

Le cervelet est important pour l’apprentissage sensorimoteur. Cette structure intervient dans la correction en temps réel des erreurs du mouvement, la coordination et l’ajustement temporel des actions motrices. La coordination et la plasticité du temps d’activation musculaires sont importantes pour l’acquisition et la production de la parole. Les difficultés des patients cérébelleux de perception et production de la parole ainsi que l’activation du cervelet pendant la production de la parole suggèrent un rôle du cervelet dans ce comportement. Un modèle animal pour la production de vocalisations est l’oiseau chanteur. Ces oiseaux ont un circuit neuronal dédié à l’apprentissage et la production du chant. Le chant est appris à l’état juvénile et reste stable au cours de la vie adulte. Cette stabilité du chant nécessite la présence d’un retour auditif non perturbé. Les oiseaux rendus sourds voient leur chant se dégrader fortement et la perturbation du retour auditif chez les oiseaux sains induit des modifications réversibles des propriétés temporelles du chant. Le cervelet est fonctionnellement connecté au circuit du chant et des lésions cérébelleuses perturbent l’apprentissage des propriétés temporelles du chant au stade juvénile. Quel est le rôle du cervelet dans la production et la plasticité des vocalisations adultes? Le cervelet pourrait comparer le retour auditif attendu au retour auditif réel pendant le chant pour mettre à jour un éventuel modèle interne relatif au chant. Le cervelet pourrait aussi participer à l’ajustement des durées des éléments du chant.

Pour répondre à cette question, nous étudions la modulation de l’activité du cervelet pendant la production chant et en réponse au playback du chant afin de révéler d’éventuelles représentations motrice et auditive du chant dans le cervelet. Nous avons enregistré l’activité neuronale dans plusieurs lobules cérébelleux pendant le chant avec et sans perturbation auditive afin de mettre en évidence une éventuelle représentation du retour auditif inattendu dans le cervelet. Les réponses neuronales à des stimulations auditives passives sont également comparées afin de déterminer les composantes motrices et auditives des réponses observées. En-fin, nous avons également effectué des lésions des structures de sortie du cervelet pour étudier le rôle du cervelet dans la plasticité des propriétés temporelle du chant adulte. Nous avons découvert que les neurones du lobule IV modulent leur activité pendant la production du chant mais beaucoup moins pendant l’écoute passive du chant ce qui suggère un rôle moteur de ce lobule. La modulation de l’activité du lobule IV pendant le chant n’est pas affectée par la perturbation du retour auditif. Cependant, les neurones du lobule V modulent leur activité pendant le chant et pendant l’écoute passive. Certains de ces neurones sont modulés similairement pendant le chant et pendant l’écoute passive du chant. L’activité de ce lobule est aussi modulée par la perturbation du retour auditif mais ces modulations peuvent s’expliquer par les réponses passives aux stimuli auditifs. Ceci suggère un rôle sensoriel pour ce lobule. En-fin, nous avons constaté une corrélation entre l’activité neuronale et la durée des éléments du chant ce qui suggère un rôle du cervelet dans le contrôle des propriétés temporelles du chant.

Nous avons aussi découvert que la plasticité de la durée des éléments du chant peut s’induire par la déformation de l’amplitude du chant produit et/ou par le décalage dans le temps de l’initiation de l’élément du chant. La lésion des structures de sortie du cervelet latéral n’affecte pas la capacité à modifier la durée des éléments du chant sous l’effet de la perturbation du retour auditif. Les lésions ne modifient pas de manière significative la dynamique de retour aux durées initiales.

Au cours de ce travail, nous avons trouvé une représentation motrice et auditive du chant dans le cervelet des oiseaux chanteurs. Nos données ne permettent pas d’affirmer que le cervelet latéral intervient dans la plasticité des éléments du chant. Ce travail apporte des indices supplémentaires pour un rôle du cervelet dans la production de vocalisations.
Mots clés : Cervelet, apprentissage sensorimoteur, électrophysiologie

Jury