Évaluation en temps réel de la connectivité des réseaux neuronaux : une approche itérative combinant l'optogénétique et l'analyse statistique

 

Daniel Côté

Université Laval

 

Domaine : techniques, mesures et systèmes

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2015-2016

Les fonctions cérébrales résultent de l'activité de réseaux neuronaux, dans lesquels les neurones partagent de l'information par le biais de connexions dirigés (synapses). La cartographie de ces connexions, à partir de l'activité de réseaux in vivo, permet de mieux comprendre comment l'information est encodée et traitée par les réseaux et comment la pathologie altère ce traitement.

Le projet a pour but de combiner les avancées récentes en optogénétique avec de nouvelles stratégies d'analyse statistique afin de développer un système complet d'étude de la connectivité. Ce système comportera un logiciel d'inférence de la connectivité ainsi qu'un microscope multimodal permettant d'imager l'activité des neurones et de stimuler les neurones. L'efficacité du système viendra d'une nouvelle approche rétroactive qui combinera la mesure de l'activité calcique, l'évaluation statistique des connectivités et l'interrogation des réseaux par la stimulation de neurones.

Nous développerons et optimiserons le logiciel d'inférence des connectivités à l'aide de simulations de réseaux neuronaux, ainsi que le microscope multimodal de façon à ce qu'il puisse imager et stimuler des tissus nerveux. Nous intégrerons ensuite les composantes pour former le système complet d'inférence et d'interrogation. Nous validerons le système en procédant à la détection des connexions fonctionnelles dans des tranches de tissus nerveux de la colonne vertébrale et analyserons les changements de connectivité suite à des interventions pharmacologiques.  Finalement, nous appliquerons le système d'inférence et d'interrogation à l'étude détaillée de la connectivité fonctionnelle in vivo du système sensorimoteur de la colonne vertébrale.