Dynamique oscillante et stochastique des réseaux thalamocorticaux

Leader

Research center

1 avenue de la Terrasse1 avenue de la Terrasse
91190 Gif-sur-Yvette
Yves Frégnac

Institution

CNRS
Université Paris Sud
ED158 - 3C
Université Pierre et Marie Curie

Laboratory

Phone: 33-1-69-82-34-35
UPR 3293
IDEX NeuroSaclay
Available to host a PhD student

publications

Destexhe, A. and Contreras, D. Neuronal computations with stochastic network states. Science 314: 85-90, 2006.

Brette, R., Piwkowska, Z., Monier, C., Rudolph-Lilith, M., Fournier, J., Levy, M., Fregnac, Y., Bal, T. and Destexhe, A. High-resolution intracellular recordings using a real-time computational model of the electrode.  Neuron 59: 379-391, 2008.

Marre, O., El Boustani, S., Fregnac, Y. and Destexhe, A. Prediction of spatio-temporal patterns of neural activity from pairwise correlations.  Physical Review Letters 102: 138101, 2009.

Destexhe A. Intracellular and computational evidence for a dominant role of internal network activity in cortical computations.   Current Opinion Neurobiol.  21: 717-725, 2011.

Peyrache A, Dehghani N, Eskandar EN, Madsen JR, Anderson WS, Donoghue JS, Hochberg LR, Halgren E, Cash SS and Destexhe A.   Spatiotemporal dynamics of neocortical excitation and inhibition during human sleep.  Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109: 1731-1736, 2012.

Estebanez L, El Boustani S, Destexhe A and Shulz D.  Correlated input reveals coexisting coding schemes in a sensory cortex. Nature Neuroscience 15: 1691-1699, 2012.

Bedard, C. and Destexhe, A.  Generalized cable theory for neurons in complex and heterogeneous media.  Physical Review E 88: 022709, 2013.

Muller LE, Reynaud A, Chavane F and Destexhe A.  The stimulus-evoked population response in visual cortex of awake monkey is a propagating wave. Nature Communications 5: 3675, 2014.

Reig, R., Zerlaut, Y., Vergara, R., Destexhe, A.  and Sanchez-Vives, M. Gain modulation of synaptic inputs by network state in auditory cortex in vivo.  J. Neurosci. 35: 2689-2702, 2015.

Le Van Quyen M, Muller LE 2nd, Telenczuk B, Halgren E, Cash S, Hatsopoulos NG, Dehghani N, Destexhe A. High-frequency oscillations in human and monkey neocortex during the wake-sleep cycle. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Aug 16;113(33):9363-8. doi: 10.1073/pnas.1523583113. Epub 2016 Aug 1.

Fields of research

Computational neurosciences / neural theory

Research Theme

Propriétés intégratives des neurones du neocortex dans les états de haute conductance.

Chez l'animal éveillé, les neurones du cortex cérébral se trouvent dans un état de "haute conductance" (HC), caractérisé par une décharge soutenue, irrégulière et d'apparence très bruitée. Les neurones ont des propriétés intégratives différentes pendant ces états, et en particulier au niveau de l'intégration des entrées synaptiques excitatrices et inhibitrices. L'étude de cette dynamique complexe d'intégration requiert une association étroite entre expérimentation in vivo et in vitro, ainsi que de techniques de neurosciences computationnelles (modélisation).

Les états HC sont mesurés in vivo (en intracellulaire) chez l'animal anesthésié, et ces mesures sont ensuite intégrées dans des modèles computationnels pour recréer ces états numériquement. Ces modèles sont alors utilisés lors d'experiences de "dynamic-clamp" in vitro, qui met en interaction ce modèle computationnel avec un neurone vivant enregisté en intracellulaire in vitro. Ce va-et-vient entre techniques in vivo, in vitro et in computo permet de recréer les états HC in vitro et de bénéficier de cette préparation pour construire la fonction de transfert ("input-output function") du neurone pendant les états HC. Cette information est indispensable pour comprendre la dynamique de traitement d'information pendant les états actifs du cortex cérébral.

Lab rotation

Modeling the coexistence of different brain oscillations

Chercheur responsable: 

DESTEXHE Alain

Dates: 

1 September 2016 - 31 December 2016

Date limite de candidature: 

1 September 2016

Lab rotation proposal: 3 or 4 months 

~ Sep-Dec 2016 ~ Jan-March 2017 ~ Apr-June 2017

Project:

The long-term goal of this project is to understand how and why the same types of oscillations are seen in the brain, as well as in different animals.  Do they play a fundamental role in information processing ?  We already have models (cortical or thalamo-cortical) for slow oscillation types such as delta and spindle oscillations.  A short term project could be to identify elementary circuits that create a "resonance" at key frequencies (such as the "fast" gamma oscillations at 40 Hz for example).  Then add this elementary circuit in network models, to see under which conditions the network could generate these oscillations, and possibly switch between oscillation types.  The model could be directly compared to recordings made in human subjects during the wake-sleep cycle (work done in collaboration with the Human Brain Project and the European Institute of Theoretical Neuroscience in Paris).
This project is appropriate for a rotation, because there exists many proposed mechanisms to generate oscillations, for example based on excitatory-inhibitory loops, or loops between inhibitory cells, etc.  So it is possible in a very short time to integrate such mechanisms into existing models.  It could also be a start for a PhD project, possibly involving direct participation to experiments. 

AddressUNIC, CNRS, 1 Avenue de la Terrasse, 91191 Gif sur Yvette; European Institute for Theoretical Neuroscience, Paris

Phone number: +33 1 69 82 34 35 ; Emailalain.destexhe@unic.cnrs-gif.fr

Website

Superviseur: 

Alain DESTEXHE