Biophysical mechanisms subserving stable and dynamic attractors within local frontal recurrent neural networks ; Mécanismes biophysiques sous-tendant les attracteurs stables et dynamiques dans les réseaux neuronaux récurrents frontaux locaux

Le cortex frontal présente diverses dynamiques collectives répétables sous-jacents à ses fonctions cognitives évoquées de manière fiable. Cependant, l'activité corticale est également asynchrone et irrégulière, ou proche du bruit aléatoire, déstabilisant ces répétitions. Les dynamiques collectives sont donc admises comme étant menées par des attracteurs robustes au bruit, entrainant des comportements répétés et fiables au travers d’essais. J'explore dans cette thèse les mécanismes biophysiques sous-tendant l'apprentissage et le rappel de cette grammaire attractorielle observée expérimentalement au sein de modèles de réseaux neuronaux récurrents biophysiques détaillés du cortex frontal. Je propose que les attracteurs stables d’états d'activité neuronales du cortex préfrontal du singe lors de la mémoire de travail sont favorisés par la bistabilité conditionnelle cellulaire intrinsèque, tandis que ceux du cortex cingulaire médian lors d'intégration d'informations temporelles émergent par courants synaptiques et inhibiteurs intrinsèques forts. Par ailleurs, les attracteurs dynamiques de séquences d'activité neuronale transitoire du cortex préfrontal des rongeurs lors de la mémoire de travail et de la navigation sont proposés comme étant appris par plasticité synaptique calcium-dépendant. Leur rappel ultérieur nécessite des courants intrinsèques et une inhibition lente récurrente ou toniquement activée pour être fiable et robuste au bruit. Enfin, je montre que ces mêmes attracteurs dynamiques, lorsque renforcés par de la dopamine récompensante et révélés par de la dopamine spontanée motivante, forment le substrat neuronal de la navigation dirigée vers un but chez la souris. ; Frontal cortical networks exhibit diverse types of repeatable collective dynamics underlying its various reliably evoked cognitive functions. However, cortical activity is also asynchronous and irregular, i.e. close to random noise, potentially destabilizing these repeatable dynamics. Collective dynamics are thus commonly described as driven by ...