Codage du mouvement par une population de cellules dans la retine saine et pathologique – OPTIMA

Pour répondre à cette question, il est nécessaire d’être capable d’enregistrer l’activité d’un grand nombre de neurones simultanément dans le circuit rétinien, ce qui n’a pas été accompli jusqu’ici.
Nous avons développé une nouvelle technique permettant d’enregistrer l’activité d’un très grand nombre de neurones rétiniens de sortie. Nous obtenons la même information que celle que reçoit le cerveau sur une région de l’espace visuel. Nous voulons comprendre comment les différents sous-types de cellules, sélectives a la direction ou non, contribue a transmettre l’information visuelle: leur activité est-elle indépendante des autres? Envoient-ils des informations redondantes? Nous voulons donner une réponse précise à ces questions en analysant les réponses des neurones a un stimulus en mouvement a l'aide d'outils statistiques élaborés, afin de comprendre comment ce mouvement est codé dans l’activité rétinienne.

Nous avons montré qu’il est possible de reconstruire précisément la trajectoire d’un objet en mouvement dans le champ visuel uniquement à partir de l’activité de la population de cellules de la rétine que nous avons enregistrée. Nous sommes donc capables de lire et de comprendre le langage de la rétine, et de décoder l’information visuelle qu’il contient avec une grande précision. Nous avons montre que ceci n’est rendu possible que grâce au grand nombre de neurones enregistrés simultanément.
Nous allons maintenant utiliser les outils mis au point pour comprendre comment les différents sous-types de cellules, sélectives a la direction ou non, contribuent à transmettre l’information visuelle, en décodant leur activité pour reconstruire la trajectoire de l’objet en mouvement sans l’aide des autres cellules.

De plus, nous voulons déterminer comment la dégénérescence des photorécepteurs et la réorganisation du tissu qui s’ensuit modifie la capacité des circuits rétiniens a coder l’information. Avec notre méthode, nous allons étudier si, en dépit de la réorganisation, la transmission de l’information peut être maintenu à un niveau optimal après réactivation du tissu résiduel par thérapie optogénétique. Cette méthode pour évaluer finement la capacité de la rétine à coder l’information visuelle sera également essentielle pour évaluer l’impact fonctionnel de certaines mutations ou de différents agents thérapeutiques.

Les résultats ont été présentés lors de deux congres (Cosyne 2012, Areadne 2012), ainsi que lors de différents séminaires extérieurs (Ecole Normale Supérieure, Paris, Mars 2012 ; FMI, Basel prévu en juillet 2012).
Nous préparons un article sur les résultats obtenus a propos de la reconstruction de la trajectoire de l’objet. Un article couvrant une partie des méthodes utilisées a été soumis a un journal.

Bien plus qu’une caméra, la rétine est un réseau de neurones qui effectue des traitements complexes à partir de la lumière transduite par ses photorécepteurs, avant même d’envoyer l’information au cerveau. Un exemple important est le fait que certains sous-types de cellules ganglionnaires (la sortie de la rétine), soient sélectifs à la direction d'un stimulus en mouvement. Notre connaissance des circuits rétiniens a beaucoup progresse, mais on sait peu de choses sur le codage de l’information visuelle par leur activité coordonnée. Lors de la rétinite pigmentaire, les photorécepteurs dégénèrent, et les circuits rétiniens subissent une réorganisation massive. Lors d’une réactivation de la rétine par une thérapie optogénétique, nous ne savons pas si cette réorganisation va affecter la capacité de la rétine à transmettre l’information visuelle au cerveau.

Pour répondre à cette question, nous avons développé une nouvelle technique permettant d’enregistrer l’activité d’un très grand nombre de neurones rétiniens de sortie. Nous obtenons la même information que celle que reçoit le cerveau sur une région de l’espace visuel.
Dans un premier temps, nous voulons comprendre comment les différents sous-types de cellules, sélectives a la direction ou non, contribue a transmettre l’information visuelle: leur activité est-elle indépendante des autres? Envoient-ils des informations redondantes? Nous voulons donner une réponse précise à ces questions en analysant les réponses des neurones a un stimulus en mouvement a l'aide d'outils statistiques élaborés en collaboration avec l'equipe NeuroMathComp (INRIA, Sophia-Antipolis), afin de comprendre comment ce mouvement est code dans l’activité rétinienne.

Dans un deuxième temps, nous voulons déterminer comment la dégénérescence des photorécepteurs et la réorganisation du tissu qui s’en suit modifie la capacité des circuits rétiniens a coder l’information. Avec notre méthode, nous allons étudier si, en dépit de la réorganisation, la transmission de l’information peut être maintenu à un niveau optimal après réactivation du tissu résiduel par thérapie optogénétique.
Cette méthode pour évaluer finement la capacité de la rétine à coder l’information visuelle sera également essentielle pour évaluer l’impact fonctionnel de certaines mutations ou de différents agents thérapeutiques.