Дисертації з теми "Rythme cérébraux"

Le cerveau est le siège d’une activité rythmique intense, chaque aire cérébrale exprimant un ou plusieurs rythmes. Une question centrale en neurosciences est de comprendre comment ces activités rythmiques peuvent se coordonner à travers des zones très distantes du cerveau pour résoudre des fonctions aussi complexes que la perception de l’environnement, des réponses motrices adaptées ou la formation de mémoires. Une possibilité est que le système utilise une référence temporelle commune, sorte d’horloge centrale, à partir de laquelle les différents réseaux neuronaux impliqués dans une fonction pourraient se coordonner. Nous faisons l’hypothèse que le rythme respiratoire pourrait être l’une de ces horloges centrales, constituant un signal de référence pour la coordination des différentes aires cérébrales. Comme horloge centrale, la respiration présente des avantages majeurs : fiabilité flexibilité, faible. Dans le système olfactif, le lien entre rythme respiratoire et l'activité neuronale est indéniable. La respiration entraîne des oscillations lentes à la fréquence respiratoire, des bursts de d'oscillations rapides et la décharge des neurones. La littérature récente, à laquelle mon équipe participe, a montré que cette influence respiratoire de l'activité neuronale n'est pas restreinte au système olfactif, mais bien au contraire s'étend au cerveau entier (néocortex, amygdale, hippocampe, thalamus). Dans la plupart des aires non-olfactives enregistrées le rythme respiratoire module également la décharge des neurones et les oscillations rapides. Les oscillations lentes liées à la respiration semblent donc bien affecter la dynamique globale du cerveau. Mon projet de thèse est composé de deux parties. Dans un premier temps, de manière à confirmer une influence du rythme respiratoire sur les neurones, j’ai réalisé des enregistrements intracellulaires dans quatre aires non-olfactives chez des rats anesthésiés. Les structures ciblées étaient le cortex préfrontal médian, le cortex somesthésique primaire, le cortex visuel primaire et enfin l’hippocampe. J’ai effectivement pu observer une modulation respiration dans la plupart de ces neurones. La quantification de ces données montre que les évènements de modulation respiratoire sont courts mais observés dans un nombre conséquent de neurones. Ces données apportent aussi la preuve que la modulation respiratoire des diverses aires cérébrales n’est pas uniquement due à de la conduction volumique. Dans un second temps, de manière à étudier la coordination d’aires cérébrales par le rythme respiratoire, j’ai analysé des enregistrements de potentiels de champ locaux (LFP) multisites chez le rat vigile. Les enregistrements contiennent sept aires cérébrales (bulbe olfactif, cortex piriforme antérieur, cortex visuel primaire, cortex préfrontal médian, cortex somesthésique primaire, CA1, gyrus denté) et la respiration. J’ai pu observer des oscillations lentes liées à respiration dans tous les états cérébraux. Mais c’est pendant l’éveil calme que la modulation respiratoire est la plus importante et apparaît dans toutes les aires enregistrées. En parallèle, ces oscillations lentes sont couplées avec plusieurs types d’oscillations rapides. Enfin, j’ai voulu savoir si, lors de l’état d’éveil calme, où les LFP d’un large réseau cérébral sont synchronisés à la respiration, les activités unitaires pouvaient aussi se synchroniser par rapport au signal respiratoire. Pour cela, j’ai mis en place un poste d’enregistrement électrophysiologique chez le rat vigile contraint permettant d’enregistrer de nombreux neurones dans des paires de structures cérébrales avec des « silicon probes ». Le poste est aujourd’hui fonctionnel et j’ai pu enregistrer 6 animaux. Ces dernières données ne seront pas entièrement traitées au moment où je soutiendrai ma thèse. Je présenterai des résultats préliminaires qui nous permettent d’ores et déjà de montrer que la respiration peut synchroniser
The brain is the site of intense rhythmic activity, each area of the brain expressing one or more rhythms. A central question in neuroscience is to understand how these rhythmic activities can coordinate across very distant areas of the brain to solve functions as complex as environmental perception, adapted motor responses or memory formation. One possibility is that the system uses a common time reference, a sort of central clock, from which the different neural networks involved in a function could coordinate. Today, the existence and nature of this clock are still debated. We hypothesize that the respiratory rate could be one of these central clocks, constituting a reference signal for the coordination of different areas of the brain. As a central clock, breathing has major advantages: reliability (because it is a vital function), flexibility (because it adapts to the needs of the organism), low cost (because it is a rhythm which is not not created specifically for this function). In the olfactory system, the link between respiratory rate and neuronal activity is undeniable. Respiration causes slow oscillations in the respiratory rate, bursts of rapid oscillations (gamma and beta) and the discharge of neurons. Recent literature, in which my team participates, has shown that this respiratory influence of neuronal activity is not restricted to the olfactory system, but on the contrary extends to the entire brain (neocortex, amygdala, hippocampus, thalamus). In most of the non-olfactory areas recorded the respiratory rate also modulates the discharge of neurons and rapid oscillations. The slow oscillations associated with breathing therefore seem to affect the overall dynamics of the brain. My thesis project is made up of two parts. First, in order to confirm an influence of the respiratory rate on neurons, I made intracellular recordings in four non-odor areas in anesthetized rats. The targeted structures were the median prefrontal cortex, the primary somatic cortex, the primary visual cortex and finally the hippocampus. I was able to observe respiration modulation in most of these neurons. The quantification of these data shows that the respiratory modulation events are short but observed in a significant number of neurons. These data also provide evidence that the respiratory modulation of various brain areas is not solely due to volume conduction. In a second step, in order to study the coordination of cerebral areas by the respiratory rhythm, I analyzed recordings of multisite local field potentials (LFP) in the vigilant rat. The recordings contain seven areas of the brain (olfactory bulb, anterior piriformis cortex, primary visual cortex, median prefrontal cortex, primary somatic cortex, CA1, dentate gyrus) and respiration. I was able to observe slow oscillations related to respiration in all brain states. But it is during calm awakening that respiratory modulation is greatest and appears in all recorded areas. In parallel, these slow oscillations are coupled with several types of fast oscillations. Finally, I wanted to know if, during the calm state of wakefulness, where LFPs of a large brain network are synchronized with respiration, unit activities can also synchronize with the respiratory signal. To do this, I set up an electrophysiological recording station in constrained vigilant rats allowing the recording of numerous neurons in pairs of cerebral structures with "silicon probes". The station is now functional and I was able to register 6 animals. These last data will not be fully processed when I am defending my thesis. I will present preliminary results which already allow us to show that respiration can synchronize the unit activities of many cells in even spatially distant regions of the brain

Pour un mouvement de saisie, le système moteur doit contrôler un certain nombre de paramètres pour produire une commande motrice adaptée aux propriétés de l'objet. La compréhension des mécanismes mis en jeu dans l’élaboration de cette commande motrice repose ainsi sur plusieurs questions. Quelle est la nature des paramètres traités par le système nerveux ? Quelles sont les structures corticales impliquées ? Quand et comment ces paramètres sont-ils traités ? Durant l’exécution du mouvement ou durant la phase de préparation qui précède son initiation ? Ces questions sont autant de problématiques abordées dans ce travail de thèse dont l'objectif général est d'apporter une meilleure compréhension, d'une part, de l'organisation fonctionnelle des processus mentaux qui lient la perception à l'action, et d'autre part, de la façon dont ces processus se traduisent au niveau neurophysiologique. Nos recherches reposent notamment sur la comparaison entre l'homme et le singe étudiés dans un contexte expérimental similaire et réalisant une tâche de saisie manuelle identique. L'ensemble de nos travaux ont orienté notre réflexion vers 3 axes principaux. Premièrement, ils nous ont permis de préciser les principes fonctionnels qui régissent la préparation des mouvements de saisie manuelle. Deuxièmement, ils nous ont conduits à identifier plusieurs composantes qui caractérisent les modulations du rythme bêta (13 -35 Hz) et à dégager les principaux facteurs régissant leur présence ou leur absence. En ce sens, nous avons proposé une hypothèse qui permet d’interpréter dans un cadre théorique unifié la majorité des études proposant des interprétations souvent contradictoires du rythme bêta
For grasping, the motor system has to control several movement parameters to produce a motor command adapted to the object properties. The understanding of the mechanisms involved in the development of this motor command relies on several questions. What kinds of parameters are processed by the nervous systems? What are the cortical structures involved? When and how these parameters are processed? During the execution or during the preparation phase preceding movement initiation? All these questions are addressed in this thesis which general objective is to provide a better understanding of the mental processes linking perception to action and to clarify how the functional organization of these processes is reflected in the neurophysiological activity. Our research is based in particular on the comparison between humans and monkeys studied in a similar experimental setting and performing an identical reach-to-grasp task. The results of this work led us to focus our discussion on three main axes. First, they allowed to specify the functional principles underlying the preparation of grasping movements. Second, we identified several components that characterize the modulations of the beta rhythm (15-35 Hz) and pinpointed the main factors governing their presence or absence. In this sense, we propose a hypothesis for interpreting in a unified theoretical framework a large number of studies that often provide conflicting interpretations of this sensorimotor rhythm

La physiologie du mouvement volontaire peut être explorée par l'étude de la réactivité de rythmes électroencéphalographiques : les rythmes mu, bêta et gamma. Ainsi, il est connu, en enregistrement de surface, que la réalisation d'un mouvement volontaire est précédée d'une désynchronisation des rythmes mu et bêta débutant près de 2 secondes avant le mouvement, devenant maximale au cours de celui-ci, et suivie d'une synchronisation des rythmes bêta. Les processus physiologiques sous-tendant ces phénomènes restent mal connus. Dans le but de déterminer les générateurs de ces phénomènes observés en surface et d'explorer leur signification, nous avons enregistré l'activité électrique corticale directement au sein du cortex sensorimoteur durant la réalisation de mouvements auto-commandés, chez des sujets épileptiques explorés par stéréoélectroencéphalographie. Nous montrons que la réalisation du mouvement volontaire s'accompagne d'une désynchronisation diffuse des rythmes de basse fréquence (mu et bêta) précédant le mouvement, et au contraire d'une synchronisation focale des rythmes de haute fréquence (gamma), durant le mouvement. Une synchronisation des rythmes bêta survient après la fin du mouvement. La désynchronisation mu et bêta prédomine dans les régions sensorimotrices primaires mais ne respecte pas l'organisation somatotopique du cortex. La synchronisation des rythmes gamma apparaît au contraire extrêmement focalisée, restreinte aux aires corticales sensorimotrices primaires impliquées dans la réalisation du mouvement. La bande bêta semble être composée de différents types de rythmes aux localisations et réactivités différentes, mais qui se synchronisent tous après la fin du mouvement. Cette cinétique commune pourrait témoigner d'un mécanisme commun. Nous proposons que la désynchronisation mu et/ou bêta précédant le mouvement traduise la désynchronisation thalamo-corticale nécessaire à la mise en place du phénomène de gating, c'est à dire visant à diminuer l'efficacité des afférences " parasites ", non utiles au mouvement en cours, tandis que la synchronisation des rythmes gamma servirait au contraire à rendre plus efficaces les informations pertinentes, provenant du segment de membre mobilisé, et permettant d'ajuster les paramètres du mouvement. La synchronisation bêta suivant le mouvement représenterait le rétablissement de la boucle sous-cortico-thalamo-corticale
The preparation and execution of voluntary movement may be studied by the reactivity of electroencephalographic rhythms: the mu, beta, and gamma rhythms. In scalp studies, the voluntary movement is preceded by a mu and beta rhythms desynchronization beginning about 2 s before movement onset, reaching its maximum during the movement, and followed by a beta rhythm synchronization. Basic mechanisms underlying these phenomena remain unclear. With the aim of better understanding the sources and significance of the EEG rhythms changes, we directly recorded cortical, electrical activity before, during and after movement using intracerebral electrodes in epileptic subjects investigated by stereoelectroencephalo-graphy. We show that (i) in one hand, low frequency rhythms (mu and beta) desynchronize before movement onset with a broad distribution, in the whole sensorimotor cortex and (ii) in the other hand, high frequency rhythms synchronize during movement, with a very focused distribution that is consistent with the functional map. The movement offset is followed by a beta synchronization. Mu and beta desynchronizations are predominantly observed in primary sensorimotor areas, but without any somatotopic distribution. Gamma rhythm synchronization appears to be very focused to the primary sensorimotor areas that are involved in the movement. The beta band seems to be composed of several rhythms with different sources and reactivities, but with a similar temporal relationship with the movement offset. This could mean that similar mechanisms underlie the beta synchronization. We suggest that mu and/or beta desynchronization reflect the thalamo-cortical desynchronization, which could be necessary to the setting of the gating, i. E. With the aim to make the unnecessary inputs less efficient. The gamma synchronization may serve to facilitate afferences from the muscles and joints involved in the movement to the motor cortico-spinal cells, which would be necessary for controlling the ongoing movement. The beta synchronization, following the movement, could reflect the restoration of the subcortical-thalamo-cortical loop

Le sommeil est un état essentiel chez les animaux qui est caractérisé par l'immobilité, ses oscillations cérébrales et sa régulation homéostatique. Les rythmes lents de la phase de sommeil NREM constituent un marqueur fort de cette homéostasie et de la pression de sommeil. Plusieurs termes et plusieurs méthodes sont utilisés pour définir et détecter ces rythmes lents, néanmoins ils sont tous censés être associés à l'occurrence d'un état DOWN des neurones corticaux. Les différentes méthodes de détection sont évaluées et comparées dans un premier temps. Les stimuli auditifs, en excitant les neurones corticaux, sont capables d’induire ou de détruire des rythmes lents : au moyen d'une interface cerveau machine chez la souris, le processus de stimulation est analysé dans un second temps pour en comprendre les mécanismes et les effets. Ensuite, une nouvelle approche est proposée pour mieux comprendre le lien entre les régulations spatiales et temporelles des rythmes lents : l'homéostasie des phénomènes tels que les ondes lentes ou les ondes deltas pourraient s'expliquer par leurs évolutions spatiales. Enfin, une dernière partie s'intéresse à l'évolution de la dynamique des rythmes lents avec l'âge chez l'humain. Grâce à une base de données de centaines d'utilisateurs d'un bandeau de sommeil connecté, l'analyse des données électrophysiologiques permet de voir un déclin de plusieurs indicateurs liés au sommeil NREM avec l'âge. Cette thèse apporte donc de nouveaux éléments de compréhension des rythmes lents et de leur régulation chez le rongeur et chez l'humain
Sleep is an essential state in animals that is characterized by immobility, brain oscillations and homeostatic regulation. The slow rhythms of the NREM sleep phase are a strong marker of this homeostasis and sleep pressure. Several terms and methods are used to define and detect these slow rhythms, however, they are all supposed to be associated with the occurrence of a DOWN state of cortical neurons. The different detection methods are first evaluated and compared. Auditory stimuli, by exciting cortical neurons, are able to induce or destroy slow rhythms: by means of a brain-machine interface in mice, the stimulation process is then analysed to understand its mechanisms and effects. Then, a new approach is proposed to better understand the link between the spatial and temporal regulations of slow rhythms: the observed homeostasis of phenomena such as slow waves or delta waves could be explained by their spatial evolution. A final part focuses on the evolution of the dynamics of slow rhythms with ageing in humans. Using a database of hundreds of EEG device users, the analysis of large-scale electrophysiological sleep data shows a decline in several NREM sleep indicators with age. This thesis therefore provides new insights into the understanding of slow rhythms and their regulation in rodents and humans

De nombreuses craintes sont aujourd'hui formulées quant à la nocivité des champs de radiofréquences émis par les téléphones portables sur la santé. Etant donné que la tête et la peau sont les organes les plus exposés, la circulation sanguine cérébrale, la microcirculation cutanée au niveau du visage et l'activité électrique du cerveau sont spécifiquement concernées. A cet effet, nous avons mené deux études chez des volontaires adultes sains pour évaluer la vitesse du débit sanguin cérébral dans les artères cérébrales moyennes par Doppler transcrânien et le micro-débit sanguin cutané du visage par laser Doppler fluxmétrique dans la première étude ; et pour détecter d'éventuelles modifications dans l'activité électrique du cerveau par électroencéphalographie dans la deuxième. L'exposition aux radiofréquences était réalisée par deux téléphones issus du commerce, un 'réel' qui émettait des radiofréquences et chauffait en même temps et l'autre 'sham' qui chauffait seulement sans émission. La première étude n'a pas montré d'effet des radiofréquences sur la vitesse du débit sanguin cérébral au niveau des artères cérébrales moyennes, pourtant une augmentation significative du micro-débit sanguin cutané pendant l'exposition 'réelle' par rapport à l'exposition 'sham' a été observée alors que l'augmentation de la température de la peau était identique dans les deux sessions d'exposition 'sham' et 'réelle'. L'activité électrique du cerveau a présenté une diminution dans la puissance spectrale de la bande de fréquence alpha (8-12 Hz) pendant et après l'exposition 'réelle' par rapport à l'exposition 'sham'.

Résumé (FR)Cette thèse s’articule autour de cinq études ayant pour objectif principal de tenter de mieux comprendre les processus de plasticité cérébrale prenant place après un apprentissage, ainsi que les modifications apparaissant au cours du vieillissement normal. La magnétoencéphalographie (MEG) et l’électroencéphalographie (EEG) ont été utilisées pour investiguer les mécanismes électrophysiologiques de la consolidation en mémoire procédurale et déclarative durant la veille et le sommeil, chez des personnes jeunes et âgées en bonne santé. L’ensemble de nos études indique un déclin de la plasticité cérébrale avec l’âge, ainsi qu’une réorganisation différenciée en fonction de l’âge des réseaux cérébraux impliqués dans les premières étapes de la consolidation en mémoire. L’acquisition de nouvelles habiletés motrices chez les personnes âgées dépend davantage de réseaux neuronaux sous-tendant des processus attentionnels et de contrôle cognitif. Le recrutement de ces réseaux plus diffus et non spécifiques à la tâche d’apprentissage chez les personnes âgées semble défavorable au développement d’une nouvelle habileté motrice. Cependant, le recrutement chez les personnes âgées d’un réseau cortico-striatal spécifique à l’apprentissage moteur pourrait être favorable à la consolidation en mémoire procédurale. Ces résultats soulignent l’existence d’une grande variabilité interindividuelle dans le vieillissement, qui ouvre des perspectives quant aux processus favorisant le maintien versus contribuant au déclin des capacités de consolidation en mémoire avec l’âge.
Abstract (EN)The 5 studies presented in this doctoral thesis aimed at better understanding post-learning cerebral plasticity process, and the cerebral changes that occur during normal ageing. Magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) techniques were used to investigate the electrophysiological mechanisms of procedural and declarative memory consolidation during awakening and sleep in young and old healthy adults. Altogether, our studies highlight reduced experience-dependent plasticity in the aging brain, and the age-dependent reorganization of large-scale functional networks involved in the early stages of memory consolidation. With aging, new motor skills acquisition depends more on neuronal networks subtending controlled and attentional processes. These networks are unspecific to the motor learning task, and their involvement in old adults is negative for the development of a new motor skill. However, the involvement of a learning-related cortico-striatal network in old adults promotes procedural memory consolidation. These results indicate high inter-subjects variability in ageing, and open new perspectives to understand the memory consolidation processes that contribute to the maintenance versus the decline of newly learned information.
Doctorat en Sciences psychologiques et de l'éducation
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L'étude de la physiologie du mouvement volontaire peut être envisagée par l'étude de la réactivité des rythmes électroencéphalographiques (EEG) en relation avec les différentes phases du mouvement. Cette analyse utilise la quantification des désynchronisation et synchronisation liées à l'événement (DLE/SLE) qui consiste à mesurer l'évolution temporelle des modifications de puissance des rythmes EEG mu et béta centraux. Cette méthode a été utilisée comme technique de cartographie fonctionnelle afin d'étudier les relations et coopérations entre aires corticales activées lors de différents types de mouvements chez le sujet sain et le patient parkinsonien. Chez le sujet sain jeune, comparé aux mouvements distal et proximal, la préparation du mouvement proximo-distal de pointage visuo-guidé active de manière plus précoce les régions centrales controlatérales et implique en plus les régions pariétales postérieures. Suite à ce mouvement se produit également une SLE beta plus diffuse et plus ample. Une étude de l'influence du vieillissement cérébral a permis de montrer un pattern d'activation cérébrale plus diffus, impliquant systématiquement les régions ipsilatérales et les régions pariétales postérieures ainsi qu'une atténuation de la SLE beta post-mouvement. Ce résultat était également retrouvé lors d'un mouvement causé par l'inhibition d'une contraction musculaire. Chez le patient parkinsonien, les effets observés chez le sujet âgé sont accrus avec une activation corticale retardée, bilatérale et une absence d'activation de la région pariétale. La SLE béta est très atténuée après les tâches d'activation musculaire et absente après le relâchement. L'ensemble de ces résultats suggère que l'extension du recrutement des régions sensorimotrices au cortex pariétal associatif dans un cortex sain est très liée à l'intégration des informations somesthésiques nécessaire à la préparation et à la réalisation du mouvement. Les modifications observées chez le sujet âgé témoignent d'une réduction de cette intégration sensorimotrice. Chez le patient parkinsonien, nos résultats suggèrent que l'altération de la fonction intégrative sensorielle ainsi que la perturbation des mécanismes d'inhibition motrice participent à l'étiologie des troubles akinéto-rigides. Afin d'améliorer la résolution spatiale de ce type de cartographie fonctionnelle et d'en faciliter l'interprétation physiologique, les techniques de reconstruction 3D IRM, de déconvolution et de fusion EEG-IRM ont été utilisées et un nouvel outil appelé DLE/SLE corticales permet maintenant d'établir de manière non invasive des cartes fonctionnelles directement à la surface du cortex avec une haute résolution temporo-spatiale
The physiology of voluntary movement can be studied using analysis of electroencephalographic (EEG) rhythms reactivity related to differents movement steps. This analysis uses quantification of event-related desynchronization and synchronization (ERD/ERS) which consist of measuring time-course of power changes of central mu and beta EEG rhythms. This method has been used as functional mapping technics in order to investigate relations and cooperations between activated cortical areas during various types of movement. In young healthy subject, compared to distal and proximal movement, preparatory process of proximo-distal, visuo-guided targeting movement showed an earlier activation of contralateral central area and an involvement of posterior parietal regions. Following this movement, beta ERS was greater and more widespread. Effect of aging study allowed to show a more widespread pattern of cerebral activity, involving systematically ipsilateral central and posterior parietal regions and an attenuation of the post-movement beta ERS. This result was also found for a movement resulting from muscle contraction inhibition. In the parkinsonian patient, effects observed in elderly healthy subjects were increased with a delayed and bilateral cortical activation and a lack of ERD over parietal region. Beta ERS is much attenuated after contraction tasks and absent after muscle relaxation. All these results suggests that the spreaded recruitment of sensorimotor regions to associative parietal cortex in an healthy cortex is tightly related to somesthetic information integration required in motor programmation and performance. Changes observed in elderly healthy subject traduce a reduction of this sensorimotor integration. In the parkinsonian patient, our results suggest alteration of this sensorial integrative function and a disturbance of motor inhibitory mechanisms which contribute to explain akineto-rigid disorders. In order to improve spatial resolution of this type of functional mapping, headmodelization from MRI, deblurring and fitting EEG-MRI have been used and a new tool named “cortical ERD/ERS” now allows to make non invasively functional maps directly at the cortical surface with high temporo-spatial resolution

Le courant cationique activé par l’hyperpolarisation (courant H) est impliqué dans l’organisation temporelle de l’activité neuronale. Nous montrons que le courant H améliore la synchronisation et la régularité des oscillations thêta dans l’hippocampe et dans le néocortex in vitro. Il détermine les oscillations thêta par la définition de résonance intrinsèque de membrane, la fidélité de décharge et le couplage entre potentiels postsynaptiques et décharge. Les cinétiques du courant H sont modulées par l’AMPc. Nous montrons que l’augmentation de l’activité synaptique provoque une augmentation de la concentration en AMPc intracellulaire qui pourrait réguler les oscillations de l’activité de réseau. Ces résultats illustrent le rôle clef d’un courant intrinsèque dans l’organisation temporelle de l’activité des neurones en réseau. La modulation des propriétés cinétiques du courant H peut agir comme un régulateur de fréquence
Der durch Hyperpolarisation aktivierte, kationische Einwärtsstrom (H-Strom) ist in die zeitliche Organisation neuronaler Aktivität involviert. Wir zeigen, dass der H-Strom die Synchronisation und die Regelmäßigkeit der Theta-Oszillationen im Hippocampus und im Neocortex in vitro verbessert. Er beeinflußt die Theta-Oszillationen durch die Vorgabe einer intrinsischen elektrischen Resonanz, desweiteren durch die Genauigkeit der Aktionspotentialausl ¨osung sowie durch die Kopplung zwischen den postsynaptischen Potentialen und der Aktionspotentialausl¨osung. Die Kinetik des H-Stromes wird durch cAMP moduliert. Wir zeigen, dass die Steigerung der synaptischen Aktivität eine Steigerung der intrazellulären cAMP-Konzentration verursacht, welche die oszillierende Netzwerkaktivität regulieren könnte. Diese Ergebnisse veranschaulichen die Schlüsselrolle eines intrinsischen Stromes wie der IH in der zeitlichen Organisation einer Netzwerkaktivität von Nervenzellen wie die kortikale Theta-Oszillationen. Unsere Studium läßt uns vorschlagen, dass die Modulation der kinetischen Eigenschaften des H-Stromes hierbei wie ein Frequenzstimmer wirken
The hyperpolarisation-activated current (h-current) is involved in the temporal organisation of neuronal activity. We show that h-current enhances synchronisation and regularity of theta oscillations in the hippocampus and in the neocortex in vitro. It locks theta oscillations via intrinsic resonance and enhanced temporal spiking fidelity. Kinetics of h-current is modulated by cAMP. We show that increased synaptic activity evokes an increase in intracellular cAMP concentration which could regulate network activity oscillations. These results illustrate the key role of an intrinsic current in the temporal organisation of neuronal network activity. The modulation of h-current kinetics can act as a frequency tuner

Afin de déterminer l’origine de la mélatonine (MLT) dans le liquide céphalo rachidien (LCR), nous avons mesuré les concentrations de MLT dans différentes zones du système ventriculaire cérébral et comparé avec les niveaux de MLT plasmatique. Nous avons prélevé le LCR chez des patients en peropératoire au niveau du ventricule latéral (VL) et du IIIème ventricule (IIIème V) (mouvements anormaux), dans la citerne optocarotidienne (épilepsie), dans le VL (hydrocéphalie) et dans l’angle pontocérébelleux (névralgie trigéminale et spasme hémifacial). Les concentrations de MLT sont plus élevées dans le IIIème V que dans le VL, montrant que la MLT pénètre dans le LCR à travers le recessus pinéal. Les concentrations élevées dans l’hydrocéphalie suggèrent que la MLT d’origine sanguine contribue à la production de MLT dans le LCR Etude 2 : Afin d’évaluer l’intérêt de déterminer le rythme nycthéméral de MLT dans les tumeurs de la région pinéale (TRP), nous avons évalué ses variations journalières, avant et après chirurgie, chez 29 patients avec TRP, incluant, en particulier des tumeurs germinales et du parenchyme pinéal, et 5 patients contrôles avec tumeur au voisinage de la glande pinéale [gliome de la lame tectale (GLT)]. Les tumeurs indifférenciées ou invasives présentent un rythme diminué, tandis que les tumeurs différenciées conservent le rythme. Après chirurgie, une variation journalière est observée chez 3 patients avec méningiome et 1 avec GLT. La détermination du profil de MLT reste d’intérêt dans le TRP, en particulier après chirurgie où la présence d’un déficit en MLT peut justifier son administration
To determine sources of melatonin (MLT) in human cerebrospinal fluid (CSF), MLT concentrations were measured in various areas of the cerebral ventricular system of patients and compared with the plasma levels. CSF was sampled during neurosurgery in both lateral and third ventricles (Abnormal movements) in the optocarotidian cistern (epilepsy), in the lateral ventricle (hydrocephalus), and in cerebellar pontine angle (trigeminal neuralgia and hemifacial spasm). MLT levels were higher in the third than in the lateral ventricle, showing that MLT may enter the CSF through the pineal recess. The high MLT levels in hydrocephalus suggested that uptake of MLT from peripheral blood could contribute to MLT production in the CSF compartment. Study 2 : To investigate the interest to determine the nycthemeral MLT rhythm in tumours of the pineal region (TPR), we determined daily MLT variations, before and/or after surgery, in 29 patients with TPR which include different entities, namely germ cell tumours (GCT), pineal parenchymal tumours (PPT) and 5 patients as controls with a tumour in the vicinity of the pineal gland (tectal plate glioma, TPG). Before surgery, plasma melatonin profiles displayed a daily variation with nocturnal increase in the 5 TPG patients and in 13 cases with TPR Undifferentiated or invasive pineal tumours displayed a decreased MLT rhythm, whereas differentiated tumours maintained a rhythm. After surgery, a daily variation was observed in 3 patients with meningioma and 1 with TPG. The contribution of determination of MLT profiles to the diagnosis of TPR remains of interest, especially after surgery where evidence for MLT deficiency could justify MLT administration

La paralysie cérébrale (PC) entraîne des troubles moteurs (notamment de l’équilibre et de la marche). Elle peut également entraîner des troubles cognitifs (notamment de l’attention) et avoir des répercussions psychosociales importantes. Les approches rééducatives doivent être globales pour prendre en compte l’ensemble de ces dimensions pouvant être touchées par la PC. La danse est une activité physique qui entraîne des améliorations motrices, cognitives et psychosociales auprès de différentes populations ayant des troubles d’origine neurologique. Elle peut être considérée comme une forme d’entraînement rythmique impliquant la synchronisation des mouvements au rythme de la musique (synchronisation sensorimotrice), et il serait intéressant d’étudier davantage ce mécanisme dans la population ayant une PC. Trois études ont été menées afin de (1) valider les effets globaux d’interventions en danse chez les personnes ayant une PC et (2) étudier un des mécanismes pouvant contribuer à ces effets auprès de jeunes ayant une PC. La première contribution de cette thèse est de proposer une étude de la portée concernant les effets d’interventions en danse auprès de personnes ayant une PC. Dans une étude expérimentale, nous avons ensuite évalué les effets d’une intervention en danse en contexte rééducatif sur des fonctions et activités motrices (équilibre et marche) et des fonctions cognitives (attention et production rythmique) d’adolescent.e.s ayant une PC. Enfin, une étude expérimentale a permis d’explorer les capacités de production rythmique d’enfants ayant une PC en évaluant leur synchronisation sensorimotrice à différents tempi. Nos résultats montrent que la pratique de la danse pour des personnes ayant une PC entraîne des bienfaits moteurs et de potentiels bienfaits cognitifs et psychosociaux, malgré un faible nombre de travaux scientifiques sur le sujet (Etude 1). Ces résultats sont confirmés par l’amélioration significative des performances d’équilibre et de production rythmique dans le groupe d’adolescent.e.s ayant participé à notre programme d’intervention en danse (Etude 2). Nos résultats suggèrent également que les enfants ayant une PC ont des habiletés rythmiques partiellement préservées, et que les interventions en danse basées sur le rythme devraient en tenir compte (Etude 3). La danse apparaît comme une approche prometteuse en rééducation et ses bienfaits potentiels aux niveaux cognitif et psychosocial devraient être davantage étudiés à l’avenir
Cerebral palsy (CP) leads to motor disorders (including balance or walking disorders). CP can also lead to cognitive disorders (including attention disorders) and can have important psychosocial repercussions. Rehabilitative approaches must be global to take into account all these dimensions that can be affected by CP. Dance is a physical activity that leads to motor, cognitive and psychosocial improvements in various populations with neurological disorders. Dance can be considered as a form of rhythmic entrainment involving synchronization of movements with the rhythm of the music (sensorimotor synchronization) and it would be interesting to further study this mechanism in the population with CP. Three studies have been realized in order to (1) validate the global effects of dance interventions and (2) study one of the mechanisms that could influence the effects of these interventions in people with CP. The first contribution of this thesis is to propose a scoping review regarding the effects of dance interventions in people with CP. In an experimental study, we have also evaluated the effects of a dance intervention in a rehabilitation context on motor functions (balance and walking abilities) and on cognitive functions (especially attention and rhythmic production abilities) for a group of adolescents with CP. Finally, an experimental study has explored the rhythmic production abilities of children with CP by evaluating their sensorimotor synchronization with different tempi. Our results show that dance practice in the population with CP leads to motor benefits and potential cognitive and psychosocial benefits, despite the poor number of studies regarding this topic (Study 1). These results are confirmed by the significant improvements in balance and rhythm production abilities in the group of adolescents following our dance intervention (Study 2). Our results also suggest that children with CP have partially preserved rhythmic abilities, and that dance interventions based on rhythm should take these abilities into account (Study 3). Dance appears as a promising approach in a rehabilitation context, and its potential cognitive and psychosocial benefits should be more investigated in future studies

La respiration est une activité rythmique motrice bilatéralement synchronisée présente chez le fœtus et vitale à la naissance. Au cours du développement, des interneurones dans le tronc cérébral s'organisent en réseaux qui génèrent et modulent la commande rythmique respiratoire. Ils y forment deux oscillateurs, actifs chez l'embryon et vitaux à la naissance : l'oscillateur parafacial et le complexe preBötzinger. Les mécanismes qui gouvernent l'assemblage et contraignent la fonction de ces réseaux sont étudiés dans le laboratoire avec des outils génétiques, des techniques histologiques, électrophysiologiques et d'imagerie chez la souris. Etudiant le développement du complexe preBötzinger, nous montrons que des progéniteurs neuraux exprimant le gène à homéobox Dbx1 donnent naissance aux interneurones qui constituent le cœur de l'oscillateur. Ces interneurones (i) sont glutamatergiques et nécessaires à la genèse du rythme, (ii) expriment le gène Robo3 requis pour que leurs axones croisent la ligne médiane et conditionnent la synchronisation de l'activité. Cette étude illustre et affine les liens existant entre les schémas de régionalisation du tube neural et l'émergence de modules fonctionnels en permettant de proposer une signature transcriptionnelle des neurones rythmogènes principaux de la respiration.

Le moment, la qualité et la quantité de sommeil dépendent de l'interaction fine entre l'horloge circadienne et la machinerie homéostatique (Borbely A. et al., 1982, Daan S. et al., 1984, Borbely et Achermann, 1999). Au cours des dernières années, l'utilisation de divers organismes modèles a fourni de nouvelles perspectives sur les mécanismes neuronaux et moléculaires de la régulation du sommeil (Miyazaki S. et al., 2017). Cependant, les bases moléculaires de l'homéostasie du sommeil et les circuits neuronaux sous-jacents à son interaction avec le réseau circadien n'ont pas été établis en détail.Dans ce travail de thèse, j'ai utilisé la mouche Drosophile melanogaster comme système modèle pour étudier la fonction d'un sous-ensemble de neurones d'horloge, les DN1ps, dans la mise en place du sommeil. Des études antérieures ont suggéré un rôle de ces neurones circadiens dans la régulation du sommeil (Kunst et al., 2014, Guo et al 2016, Lamaze et al., 2017, Guo et al., 2017). J’ai ainsi démontré que les cellules d'horloge DN1ps DH31 (+) CRY (+) sont impliquées dans la suppression du sommeil. Par ailleurs, j’ai mis en évidence un circuit en aval des DN1ps, qui comprend le groupe dopaminergique postérieur apparié latéral 1 (PPL1) et les neurones dorsaux en forme d’éventail (dFSB), un centre homéostatique récemment décrit pour la régulation du sommeil chez la drosophile (Donlea JM et al., 2011, Liu S. et al., 2012, Ueno et al., 2012, Donlea JM et al., 2014, Pimentel et al., 2016, Qian et al., 2017, Donlea JM. et al., 2018). Nos résultats indiquent que la suppression du sommeil nocturne nécessite la signalisation DH31-R2 dans une sous-population des neurones dopaminergiques PPL1, qui projette au dFSB. Fait intéressant, la perte de sommeil de jour et de nuit médiée par les DN1ps dépend de l'inhibition du dFSB. Néanmoins, nous suggérons que les neurones DN1ps CRY (-) favoriseraient le sommeil, en concordance avec d'autres travaux (Guo et al., 2016; Guo et al., 2017).Ces résultats fournissent de nouvelles données sur le lien entre l'horloge circadienne et l'homéostasie du sommeil, impliqué dans la régulation du comportement sommeil-éveil chez Drosophile melanogaster
The timing, quality and quantity of sleep depend on the fine interaction between circadian clock and homeostatic machinery (Borbely A. et al., 1982; Daan S. et al., 1984; Borbely and Achermann, 1999). In the recent years, the employment of various model organisms has provided new insights into the neuronal and molecular mechanisms of sleep regulation (Miyazaki S. et al., 2017). However, the molecular basis of the sleep homeostat and the neuronal circuitry underlying its interaction with the circadian network haven’t been established in details.In this work, I use the fruit fly Drosophila melanogaster as a model system to investigate the sleep function of a subset of clock neurons, the DN1ps. Previous studies have already suggested a sleep-regulating role for these circadian neurons (Kunst et al. 2014, Guo et al. 2016; Lamaze et al., 2017; Guo et al. 2017). Here, we report the DH31-positive CRY-positive DN1ps as sleep suppressing clock cells. Furthermore, we identify a sleep-relevant circuit downstream of the DN1ps which includes the paired posterior lateral 1 (PPL1) dopaminergic cluster and the dorsal Fan-shaped body projecting (dFSB) neurons, a recently described homeostatic center for sleep regulation in Drosophila (Donlea JM. et al., 2011; Liu S. et al., 2012; Ueno et al., 2012; Donlea JM. et al., 2014; Pimentel et al., 2016; Qian et al., 2017; Donlea JM. et al., 2018). Our results indicate that the night-time sleep suppression requires DH31-R2 signaling in the PPL1-to-dFSB dopaminergic neurons. Interestingly, both day and night-time DN1ps-mediated sleep loss rely on the inhibition of the dFSB. Nevertheless, we suggest the CRY-negative DN1ps as sleep promoting clock neurons, in concordance with other works (Guo et al. 2016; Guo et al. 2017).These findings provide a novel link between circadian clock and sleep homeostat, in the regulation of sleep-wake behavior in Drosophila melanogaster

The timing of sensory events is a crucial perceptual feature, which affects both explicit judgments of time (e.g. duration, temporal order) and implicit temporal perception (e.g. movement, speech). Yet, while the relative external timing between events is commonly evaluated with a clock in physics, the brain does not have access to this external reference. In this dissertation, we tested the hypothesis that the brain should recover the temporal information of the environment from its own dynamics. Using magnetoencephalography (MEG) combined with psychophysics, the experimental work suggests the involvement of cortical oscillations in the encoding of timing for perception. In the first part of this dissertation, we established that the phase of low-frequency cortical oscillations could encode the explicit timing of events in the context of entrainment, i.e. if neural activity follows the temporal regularities of the stimulation. The implications of brain oscillations for the encoding of timing in the absence of external temporal regularities were investigated in a second experiment. Results from a third experiment suggest that entrainment does only influence audiovisual temporal processing when bound to low-frequency dynamics in the delta range (1-2 Hz). In the last part of the dissertation, we tested whether oscillations in sensory cortex could also 'tag' the timing of acoustical features for speech perception. Overall, this thesis provides evidence that the brain is able to tune its timing to match the temporal structure of the environment, and that such tuning may be crucial to build up internal temporal reference frames for explicit and implicit timing perception.

La mémoire épisodique, notre capacité de se rappeler des épisodes particuliers de notre vie, a été initialement définie chez l'homme en termes de l'information qu'elle contient, quel événement a eu lieu, où et dans quel contexte /quand s'est-il produit? La démonstration de l'existence de cette forme de mémoire chez l'animal a été réalisée chez le geais buissonnier. En effet, cet oiseau cacheur est capable de former une représentation mentale complexe du type de nourriture qu'il a caché, où et quand. Cette forme de mémoire qualifiée d' « episodic-like » a depuis une dizaine d'année été établie chez le rongeur. Au cours de ma thèse, j'ai suivi deux objectifs: valider un nouveau paradigme de mémoire épisodique chez le rat et l'utiliser pour étudier les circuits neuronaux qui sous-tendent cette forme particulière de mémoire. La première partie du manuscrit présente le développement et la validation d'un protocole original destiné à l'étude de la mémoire épisodique chez le rat. Lors de la conception de cette tâche, nous avons essayé de réduire au minimum la procédure d'entrainement des animaux afin de préserver l'essence même de la mémoire épisodique qui est la mémoire d'épisodes uniques. Pendant la tâche les rats ont été exposés à deux épisodes différents, au cours desquels des combinaisons uniques odeurs-place (information « quoi et où ») ont été présentées dans des contextes différents enrichis et multi-sensoriels (information « dans quel contexte »). Nous avons démontré que certains rats («ww») étaient capables de former des associations de mémoire (« episodic-like ») qui leur permettent de se souvenir de l'intégralité de l'épisode présenté après des délais courts (24h) et longs (24 jours) et dans différentes situations de rappel, tandis que d'autres («rest») ne se souvenaient que partiellement des informations présentes lors de l'épisode. Une approche pharmacologique réalisée lors de la validation de la tâche nous a permis de confirmer que l'hippocampe dorsal était nécessaire au rappel épisodique complet. Dans une version étendue du protocole dans laquelle des rats ont été exposés à deux épisodes supplémentaires, nous avons trouvé que l'expérience des épisodes préalablement acquis par les rats facilite l'encodage de nouveaux épisodes et que la mémoire de ces épisodes est plus stable. La deuxième partie de la thèse présente une première approche de l'étude des circuits neuronaux sous tendant la formation et la récupération de la mémoire épisodique. L'approche méthodologique utilisée est l'enregistrement multi-site de potentiels de champs locaux chez l'animal vigile. Le réseau de structures enregistrées inclut les aires sensorielles olfactives, des régions du cortex préfrontal médian et latéral ainsi que les régions dorsales et ventrales de l'hippocampe. Après avoir extrait des signaux le contenu fréquentiel dans deux bandes de fréquences (béta et théta), nous avons analysé les variations de puissance de l'activité oscillatoire dans ces bandes en utilisant des analyses en transformées de Hilbert et ondelette de Morlet. La période d'analyse est centrée sur l'échantillonnage de l'odeur, dernière information traitée avant que l'animal produise sa réponse comportementale. Les changements de puissance dans les deux bandes en réponse à l'odeur ont été comparés dans les différentes situations expérimentales pour les rats «ww» et les rats «rest». Les résultats obtenus montrent que le réseau de structures activées dans la bande béta en réponse à l'odeur est différent en fonction du profil de rappel des animaux (les rats du profil «ww» versus les rats «rest») à la fois en encodage et en situation de rappel. L'activité dans le réseau est également différente en fonction du type de réponse (hit versus rejet correct)
Episodic memory, our capacity to recollect particular life episodes, has been initially defined in terms of the information it contains, what kind of event, where and in which context/when did it take place. Pioneering studies on food-caching birds have demonstrated that animals are also able to form such complex memories, referred to as episodic-like memories in animals, however its modelling in rodents has proved challenging. The aim of this thesis was twofold: further development and validation in rats of a new episodic-like memory paradigm and study of neural circuits involved in formation and retrieval of this particular memory. The first part of the thesis presents the original behavioral paradigm developed in our group. In our task we tried to minimize training procedure in order to preserve the nature of episodic memory which is the memory for unique life episodes. Hereby rats were exposed to two different episodes, during which unique odor-place combinations (“what and where” information) were presented in different enriched multisensory contexts (“in which context” information). We found that some rats (“ww” group) were indeed able to form episodic-like memory associations which can be recalled after short (24 h) and long delays (24 days) in different experimental situations, while other animals (“rest” group) remembered only parts of the information contained in the initial episodes. Using pharmacological inactivation of dorsal hippocampus we have demonstrated that hippocampus is required specifically for retrieval of associated episodic-like memory information, but not for retrieval of single elements of the presented episodes in our task. In an extended version of the protocol in which rats were exposed to two additional episodes we found that previously acquired experience of the rats facilitates the encoding of new episodes and that the memory of these new episodes is more stable. The second part of the manuscript presents the first approach to study neural circuits involved in episodic-like memory encoding and retrieval in our task. Electrophysiological methodology was based on local field potential recordings obtained in parallel in several brain regions in behaving animals. The network of structures investigated included olfactory neocortical brain areas, brain regions in lateral and medial prefrontal cortex and the dorsal and ventral part of the hippocampus. The analysis was based on the estimation of magnitude of the oscillatory activity (described as power changes) in theta and beta frequency bands using Hilbert and Morlet wavelet transform for the analyses. The power analysis evolved around odor sampling event which constituted the last piece of information required for recollection of the whole episodic-like memory association. The odor-induced changes in power were compared between “ww” and “rest” animals in different experimental situations. We found that the network of activated brain regions in beta frequency band differed as a function of the memory profile of the rats (complete episodic-like memory recollection versus remembering partial information of the episodes) during both memory encoding as well as retrieval. We have also demonstrated that this active network changes when memory becomes consolidated (recent versus remote memory). Additionally we have shown that the activity in the network depends on the type of the response (hit versus correct rejection) given by the rat during memory encoding and retrieval. The network of brain regions that showed changes in theta power during memory formation and retrieval differed strongly from beta band network. In contrast to beta, the memory profile effect was much less prominent for theta band. However similarly to beta, there were also significant changes in network depending on the encoding session and the age of memory at test

Le processus du traitement de la parole est latéralisé au niveau cortical. En effet la théorie de l’échantillonnage asymétrique suggère que le signal acoustique est segmenté sous forme d’unités discrètes, et ensuite traité par les deux cortex auditifs non primaires en utilisant des fenêtres d’intégrations respectivement adaptées aux traitements des modulations lentes et rapides du signal de la parole. L’objectif de cette thèse était d’étudier les concepts de cette théorie au moyen de deux approches (psychophysique et neurophysiologique), en s’intéressant à l’activation corticale dans les deux hémisphères en fonction de la nature du signal auditif présenté. Les résultats révèlent que les scores d’intelligibilité de ces stimuli sont plus importants quand les modulations rapides arrivent au cortex auditif gauche et les modulations lentes arrivent au cortex auditif droit. Les résultats de l’IRMf démontrent une interaction entre l’enveloppe des stimuli présentés et les rythmes corticaux. Les deux cortex auditifs présentaient des asymétries inter-hémisphériques en réponse à ces stimuli. En outre, l’activité neuronale augmente avec les performances. Dans l'ensemble, les résultats de nos études vont dans le sens des prédictions de la théorie d’échantillonnage asymétrique. Nous supposons que, l’application des effets de la théorie de la latéralisation auditive dans le traitement du signal auditif pourrait améliorer la perception de la parole chez les personnes sourdes profonds en développant les stratégies de codage des Implants cochléaire de manière à les alignées sur les propriétés corticales d’échantillonnages intrinsèques
Speech perception consists of a set of bilateral computations that take continuously varying acoustic waveforms as input and generate discrete representations. Hypothesis of ‘asymmetric sampling in time’, suggests that auditory functional asymmetries can be explained by differences in temporal sampling between the two auditory cortices. We suggest that asymmetry in auditory cortical oscillations could play a role in speech perception by fostering hemispheric triage of information across the two hemispheres. Due to this asymmetry, fast speech temporal modulations, could be best perceived by the left auditory cortex, while slower modulations would be better captured by the right one. The aim of this thesis was to study and to test the validity of the predictions of the AST theory by investigating psychophysical and neurophysiological approach. They focus on the cortical activation in both hemispheres according to the nature of the auditory signal presented to both ears. Our results show that when we provide a different part of the speech envelope to each ear, word recognition is facilitated when the temporal properties of speech match the rhythmic properties of auditory cortices. We further show that the interaction between speech envelope and auditory cortices rhythms translates in their level of neural activity (as measured with fMRI). In the left auditory cortex, the neural activity level related to stimulus/brain rhythm interaction predicts speech perception facilitation. This interaction impacts speech perception performance. We propose that this lateralization effect could have practical implications in the framework of bilateral cochlear implants

La reconnaissance d’objets est une tâche complexe au cours de laquelle le cerveau doit assembler de manière cohérente tous les éléments d’un objet accessible à l’œil afin de le reconnaître. La construction d’une représentation corticale de l’objet se fait selon un processus appelé « bottom-up », impliquant notamment les régions occipitales et temporales. Un mécanisme « top-down » au niveau des régions pariétales et frontales, facilite la reconnaissance en suggérant des identités potentielles de l’objet à reconnaître. Cependant, le mode de fonctionnement de ces mécanismes est peu connu. Plusieurs études ont démontré une activité gamma induite au moment de la perception cohérente de stimuli, lui conférant ainsi un rôle important dans la reconnaissance d’objets. Cependant, ces études ont utilisé des techniques d’enregistrement peu précises ainsi que des stimuli répétitifs. La première étude de cette thèse vise à décrire la dynamique spatio-temporelle de l’activité gamma induite à l’aide de l’électroencéphalographie intracrânienne, une technique qui possède des résolutions spatiales et temporelles des plus précises. Une tâche d’images fragmentées a été conçue dans le but de décrire l’activité gamma induite selon différents niveaux de reconnaissance, tout en évitant la répétition de stimuli déjà reconnus. Afin de mieux circonscrire les mécanismes « top-down », la tâche a été répétée après un délai de 24 heures. Les résultats démontrent une puissante activité gamma induite au moment de la reconnaissance dans les régions « bottom-up ». Quant aux mécanismes « top-down », l’activité était plus importante aux régions occipitopariétales. Après 24 heures, l’activité était davantage puissante aux régions frontales, suggérant une adaptation des procédés « top-down » selon les demandes de la tâche. Très peu d’études se sont intéressées au rythme alpha dans la reconnaissance d’objets, malgré qu’il soit bien reconnu pour son rôle dans l’attention, la mémoire et la communication des régions neuronales distantes. La seconde étude de cette thèse vise donc à décrire plus précisément l’implication du rythme alpha dans la reconnaissance d’objets en utilisant les techniques et tâches identiques à la première étude. Les analyses révèlent une puissante activité alpha se propageant des régions postérieures aux régions antérieures, non spécifique à la reconnaissance. Une synchronisation de la phase de l’alpha était, quant à elle, observable qu’au moment de la reconnaissance. Après 24 heures, un patron similaire était observable, mais l’amplitude de l’activité augmentait au niveau frontal et les synchronies de la phase étaient davantage distribuées. Le rythme alpha semble donc refléter des processus attentionnels et communicationnels dans la reconnaissance d’objets. En conclusion, cette thèse a permis de décrire avec précision la dynamique spatio-temporelle de l’activité gamma induite et du rythme alpha ainsi que d’en apprendre davantage sur les rôles potentiels que ces deux rythmes occupent dans la reconnaissance d’objets.
Recognizing objects is a complex task requiring the brain to assemble visual information in such a way that coherent perception can happen. Building a visual cerebral representation is done through a bottom-up process, involving mainly occipital and temporal areas. A top-down mechanism from parietal and frontal areas, is thought to facilitate recognition by taking into account expectations and generating possible candidates. However, the precise mechanisms by which all these processes are done are still unclear. Studies investigating induced gamma response were able to link this activity to coherent perception of objects, suggesting a significant role of this activity in object recognition. However, these studies used imprecise recording techniques and stimuli repetition. The first study of this thesis aimed at describing with more precision the induced gamma activity using intracranial encephalography and a fragmented images paradigm in which only new stimuli are presented. Moreover, the task was presented again 24 hours later to circumscribe top-down mechanisms. Results show that the induced gamma activity is highest at recognition in regions involved in bottom-up processes. Top-down mechanism involved occipito-parietal areas when images were presented for the first time. When images were presented again 24 hours later, frontal areas mediated top-down facilitation, suggesting that top-down mechanisms vary according to task demand. Alpha rhythm has been less clearly related to visual perception, but is nevertheless well known to be involved in attention, memory and long-distance brain communication. The second study of this thesis investigated the role of alpha rhythm in object recognition, using the same technique and task as in the first study. Time-frequency analysis revealed a strong alpha activity unspecific to recognition, which was propagating from posterior to anterior regions. Phase coherence analysis, however, showed significant phase synchronisation specific to recognition. A similar pattern of alpha activity was found 24 hours later. However, the activity was stronger in frontal regions and the phase synchronisation was more distributed. Alpha rhythm is thus thought to be involved in attentional and communicational mechanisms of object recognition. In conclusion, this thesis was able to describe the precise spatio-temporal dynamics of induced gamma and alpha activity and suggest potential roles of these rhythms in response to object recognition.