Populations neuronales préfrontales dans la représentation de la menace et la coordination des comportements défensifs

Le comportement résulte de l'interaction entre les fonctions cérébrales, les motivations internes et les signaux environnementaux. Dans le cadre de cette interaction, une partie cruciale du comportement animal est dictée par la nécessité d'anticiper, de détecter et de réagir aux défis environnementaux tels que le danger. Les réponses à la menace émergent de l'organisation de multiples régions cérébrales interconnectées en ce que l'on appelle les circuits de défense de survie, parmi lesquels le cortex préfrontal médian (mPFC) est un régulateur central du comportement défensif. La plupart des recherches sur les systèmes défensifs menées au cours des dernières décennies s'appuient sur des paradigmes de conditionnement classique qui, bien qu'ils fournissent des informations précieuses sur la neurobiologie de la mémoire aversive, sont limités par leur conception réductionniste. En étudiant une seule menace et une seule réponse défensive, ces cadres ne peuvent pas modéliser la complexité du comportement dans des contextes plus naturalistes, où les organismes doivent évaluer de manière dynamique de multiples menaces et intégrer à la fois des signaux aversifs et gratifiants afin d'exécuter de manière flexible les comportements appropriés. Par conséquent, bien que le mPFC soit connu pour intégrer des stimuli multimodaux et exercer un contrôle précis sur des comportements complexes, son rôle dans l'expression flexible de stratégies d'adaptation appropriées au contexte a rarement été abordé. De plus, la littérature s'est largement concentrée sur la fonction des neurones pyramidaux ou des populations mixtes, tandis que les interneurones (IN) GABAergiques, moins abondants mais fonctionnellement cruciaux, ont reçu relativement peu d'attention. Pour combler ces lacunes, nous avons utilisé un paradigme comportemental récemment introduit qui expose les souris à des menaces distinctes nécessitant des réponses défensives spécifiques. En combinant cette tâche avec l'électrophysiologie, l'imagerie calcique, les manipulations optogénétiques et les analyses comportementales et de la population neuronale, nous avons examiné la contribution du PFC dorsomédial (dmPFC) et de ses populations neuronales distinctes dans la représentation des informations liées à la menace et la coordination des stratégies défensives d'adaptation. Nos résultats démontrent que le dmPFC code à la fois les représentations générales et spécifiques du danger, et que ses principales populations neuronales inhibitrices, à savoir les interneurones exprimant la somatostatine (SST) et la parvalbumine (PV), ont des rôles différents, mais complémentaires, dans la représentation des conditions menaçantes et non menaçantes et dans l'exécution des comportements défensifs. Alors que les SST-IN contribuent à affiner la discrimination des menaces et à résoudre l'incertitude des stimuli, les PV-IN transmettent la détection générale des stimuli émotionnellement saillants afin de faciliter la transition entre les états basaux et aversifs. De plus, en utilisant la segmentation comportementale sur les réponses défensives, nous montrons que des stratégies défensives distinctes découlent de séquences de motifs comportementaux spécifiques qui sont codés de manière distincte et dynamique dans le dmPFC. Nos résultats montrent que les stratégies d'adaptation appropriées dépendent de modèles d'activité spécifiques et non stationnaires du dmPFC qui favorisent l'agencement flexible de ces motifs en séquences comportementales adaptées au contexte, tandis que les modèles d'activité stationnaires sont associés à des schémas comportementaux rigides et à des stratégies d'adaptation inappropriées. Cela souligne un processus computationnel clé par lequel l'activité altérée du dmPFC pourrait être à l'origine des caractéristiques fondamentales de la rigidité cognitive et comportementale observées dans de nombreux troubles liés à la peur et à l'anxiété.