Équipe Thierry Bal

Homéostasie, Perception et États

En bref

La perception sensorielle, l’attention sélective ou la perception consciente sont intimement liées aux états des assemblées neuronales au cours de l’éveil ou du sommeil. Elles reposent vraisemblablement sur l’intensité, la fréquence et la localisation des activités neuronales synchronisées ou désynchronisées, ainsi que pour leur établissement et leur maintien, sur la plasticité homéostatique à plusieurs échelles, de la synapse au système. Nous étudions certains aspects de ces grandes questions grâce à la réunion de chercheurs ayant une expertise sur une variété de techniques électrophysiologiques et d’imagerie appliquée in vitro et in vivo.

Notre recherche

L’accent est mis sur les structures corticales (principalement visuelles) et leurs relations avec le claustrum (fine structure cérébral connectée réciproquement avec l’ensemble des aires corticales, et suspectée d’amplifier ou d’ajuster le niveau d’activité oscillatoire); leur états d’activité (oscillations synchrones vs états irréguliers et asynchrones) ; leurs liens avec les fonctions cognitives (en particulier la perception visuelle). Nous combinons la modélisation à nos études expérimentales via une étroite collaboration avec les équipes de neuroscience computationnelle de l’ICN.

Notre approche in vitro, sur tranches de cerveau et cultures cellulaires, est complémentaire de l’exploration in vivo et de la modélisation des réseaux neuronaux et de la plasticité synaptique, dans différents systèmes sensoriels et moteurs, et pour différents états d’activité, effectués au sein du département de Neuroscience Intégrative et Computationnelle. Nos résultats récents vont de la démonstration d’une homéostasie de la plasticité synaptique de la synapse neuromusculaire chez les vertébrés, à l’exploration de mécanismes cellulaire de l’attention sélective dans le système thalamocortical par l’injection de conductances artificielles dans des neurones biologiques.
Notre but est l’exploration de l’excitabilité et des activités neuronales depuis l’échelle synaptique et dendritique à celle du réseau, au cours des différents états de sommeil et d’éveil dans le thalamus, le cortex et le claustrum, ce dernier formant un carrefour dense entre les structures corticales et sous-corticale, mais dont la fonction reste peu connue. Une originalité est l’utilisation de réseaux neuronaux « actifs » dans les tranches de tissu cérébral, où l’activité neuronale est étudiée dans un environnement synaptique plus naturel, imitant les états de sommeil et d’éveil et leurs transitions. Nous avons utilisé ou développé des méthodes pour l’enregistrement du champ magnétique produit par les cellules excitables, et pour visualiser le voltage dans les compartiments fins du neurone (dendrites et axone) avec une résolution temporelle et spatiale élevée.

Publications Choisies

> Gilles Ouanounou, Baux Gérard and Thierry Bal, A novel synaptic plasticity rule explains homeostasis of neuromuscular transmission, eLife 5 : , (2016)

> Florian Gerard-Mercier, Pedro Carelli, Marc Pananceau, Xoana Troncoso and Yves Frégnac, Synaptic Correlates of Low-Level Perception in V1, Journal of Neuroscience 36 : 3925–3942, (2016)

> Sébastien Béhuret, Charlotte Deleuze and Thierry Bal, Corticothalamic Synaptic Noise as a Mechanism for Selective Attention in Thalamic Neurons, Frontiers in Neural Circuits 9 : 11633, (2015)

> Amanda Casale, Amanda Foust, Thierry Bal and David A. McCormick, Cortical Interneuron Subtypes Vary in Their Axonal Action Potential Properties, Journal of Neuroscience 35 : 15555, (2015)

> Fournier, J., Monier, C., Levy, M., Marre, O., Sári, K., Kisvárday, Z. F., & Frégnac, Y. (2014). Hidden complexity of synaptic receptive fields in cat V1. The Journal of Neuroscience, 34(16), 5515–5528. doi.org

> Fournier, J., Monier, C., Pananceau, M., & Frégnac, Y. (2011). Adaptation of the simple or complex nature of V1 receptive fields to visual statistics. Nature Neuroscience, 14(8), 1053–1060. doi.org

> Jakob Wolfart, Damien Debay, Gwendal Le Masson, Alain Destexhe and Thierry Bal, Synaptic background activity controls spike transfer from thalamus to cortex, Nat Neurosci 8 : 1760-7, (2005)

> Gwendal Le Masson, Sylvie Renaud-Le Masson, Damien Debay and Thierry Bal, Feedback inhibition controls spike transfer in hybrid thalamic circuits,
Nature 417 : 854-8, (2002)

Membres de l'équipe