Probing memory formation and retrieval in neural networks

Le traitement de la nouveauté tout en maintenant la stabilité des souvenirs est crucial pour un comportement adaptatif. Malgré son importance, les mécanismes de circuit qui équilibrent la détection de la nouveauté et la stabilité mnésique restent partiellement compris. Dans cette étude, nous avons combiné des enregistrements Neuropixels sondes à grande échelle avec la navigation en réalité virtuelle afin d'examiner systématiquement la réponse des sous-régions hippocampiques et thalamiques à la nouveauté. Les enregistrements simultanés à haute densité ont permis de caractériser avec précision la dynamique temporelle des populations neuronales dans le gyrus denté, CA3, CA1 et les noyaux thalamiques à travers les différentes régions. Nous avons observé que les neurones du gyrus denté répondent de manière rapide et transitoire aux environnements nouveaux, ce qui est cohérent avec un rôle dans la signalisation des changements environnementaux et le soutien à la séparation des patrons (pattern separation). En revanche, les neurones de CA3 présentaient un engagement modeste, tandis que CA1 maintenait un codage spatial stable. En élargissant notre analyse au-delà de l'hippocampe, nous avons identifié des réponses à la nouveauté à onset plus tardif dans le thalamus médiodorsal, suggérant que les signaux de nouveauté se propagent à travers des circuits distribués présentant des profils temporels distincts. Les représentations spatiales étaient largement distribuées entre les sous-régions hippocampiques dans des conditions familières, mais CA1 préservait de manière unique la stabilité des cartes spatiales en situation de nouveauté. Notamment, les animaux ayant appris plus rapidement présentaient une activité du gyrus denté plus fortement évoquée par la nouveauté, suggérant que l'expérience d'apprentissage préalable module l'excitabilité du gyrus denté et contribue aux différences individuelles d'efficacité de l'apprentissage. Dans l'ensemble, ces résultats définissent un cadre de traitement de la nouveauté organisé temporellement au niveau du circuit : le recrutement rapide du gyrus denté signale le changement environnemental, CA1 préserve les représentations spatiales lorsque les différences sont faibles, et le thalamus médiodorsal s'engage plus tardivement. En combinant des enregistrements simultanés à grande échelle et des mesures comportementales précises, cette étude caractérise la réponse des sous-régions hippocampiques et thalamiques aux environnements nouveaux et montre comment la dynamique neuronale du gyrus denté est liée aux différences individuelles de performance d'apprentissage. Ces résultats offrent une vue au niveau du circuit sur la manière dont les populations neuronales distribuées contribuent à la navigation et au comportement adaptatifs.