Le système vibrisse/cortex à tonneaux chez le rat.

Les rongeurs, et en particulier le rat, explorent leurs environnement à l’aide de mouvements oscillatoires de protraction et de rétraction des vibrisses situées de part et d'autre du museau permettant à l'animal d'explorer tactilement les objets proches du museau (Gao et al., 2001). Lors de cette exploration, le rat reçoit des informations en provenance des vibrisses suite au contact de celles-ci avec les obstacles ou objets environnants. Ceci lui permet de déterminer sa position par rapport à ces objets et d'obtenir des informations sur leur forme et texture.
Parallèlement à l'importance comportementale de ce système, un large volume cortical est dédié à la représentation des informations sensorielles en provenance des vibrisses. Spécifiquement, la région postéro-médiane du cortex somatosensoriel primaire (l'aire corticale qui reçoit l'information sensorielle en provenance des vibrisses faciales), appelé aussi cortex à tonneaux ("barrel cortex", figure ci-dessous) contient une carte somatotopique des vibrisses telle qu'à chaque vibrisse correspond une unité cytoarchitectonique distincte dans la couche IV (Woolsey & Van der Loos, 1970). Ainsi, il existe une matrice de tonneaux dans le cortex correspondant à la matrice mystaciale périphérique (Killackey et al., 1979, Simons, 1985).

De ce fait, le cortex à tonneaux a été classiquement considéré comme une juxtaposition de colonnes anatomo-fonctionnelles indépendantes. Des études électrophysiologiques intracellulaires récentes dans plusieurs laboratoires américains (Moore and Nelson, 1998, Zhu and Connors, 1999) ainsi que dans le nôtre (Erchova et al, données non publiées, figure ci-dessous) et des études établissant de cartes d'activation corticale à l'aide d'enregistrements multi-sites simultanés (Petersen and Diamond, 2000, Mirabella et al., 2001) ont montré cependant que l'information convergente sur un neurone cortical est, comme dans le système visuel (Bringuier et al., 1999) très étendue, provenant de plusieurs vibrisses au-delà du centre du champ récepteur.

Cette étendue spatio-temporelle du champ récepteur sousliminaire suggère que le cortex à tonneaux contient un réseau dynamique de connexions latérales, fournissant un substrat potentiel pour des interaction temporelles complexes telles que la modulation contexte-dépendante des champs récepteurs dans une échelle de temps de la milliseconde à la seconde ou pour la plasticité induite par apprentissage sur des échelles de temps de la minute ou plus. Ces aspects des interactions temporelles multivibrissales sont abordés dans notre équipe.