On peut observer des processus décisionnels à différents niveaux d'organisation neuronaux, y compris celui des molécules, des cellules, de réseaux de cellules et d'aires entières du cerveau humain. On sait que différentes sortes de feedback provenant d'expériences antérieures ainsi que les attentes du sujet à propos d'une récompense ou d'un risque potentiels peuvent déclencher la libération dans le cerveau de molécules spécifiques appelées neurotransmetteurs. Il est avéré que les neurotransmetteurs modulent l'activité neurologique et la plasticité synaptique dans certaines parties du cerveau humain. Ce que l'on ignore encore c'est comment ces réseaux collectifs de récepteurs, cellules, circuits, zones du cerveau « produisent » des états discriminatifs au cours des processus décisionnels.

Les techniques non invasives de mesure de l'activité du cerveau dans les organismes vivants permettent aux chercheurs d'obtenir des ensembles de données complets à propos de la dynamique de l'activité des circuits neuronaux. Ce projet vise l'obtention de données quantitatives sur la dynamique du cerveau sur plusieurs niveaux et de s'en servir ensuite comme base pour comprendre l'ensemble de la fonction du cerveau à partir des niveaux d'organisation sous-jacents. Neurochoice est un projet interdisciplinaire proposant une étude sur plusieurs niveaux des mécanismes synaptiques et neuronaux qui sous-tendent le processus décisionnel. Le projet regroupe des chercheurs de premier plan au niveau mondial dans les domaines des neurosciences moléculaire et cellulaire, de la neuroéconomie, de l'économie du comportement et des neurosciences informatiques.

Notre objectif est l'identification de processus-clés à des niveaux donnés et d'extraire des principes communs à tous les niveaux d'organisation neurologique. Par l'usage d'un grand répertoire de méthodes électrophysiologiques et d'imagerie et de méthodes moléculaires et comportementales, nous quantifierons et manipulerons la dynamique de réseaux collectifs à tous les niveaux. Notre approche comprend à la fois des expériences chez l'homme et dans les modèles de rongeurs dans le but de rapprocher ces deux « mondes ». Un accent particulier sera placé sur le développement de nouvelles technologies d'imageries pour la visualisation de l'activité de grands réseaux neuronaux, de techniques de perturbation de la dynamique des réseaux et de biaisement des décisions au niveau intermédiaire, ce qui devrait aider à combler les lacunes qui demeurent dans notre compréhension entre le niveau cellulaire et les niveaux supérieurs.

La théorie de la dynamique des populations neuronales, la théorie de l'apprentissage, de la plasticité synaptique et des jeux économiques devraient définir un cadre commun pour l'interprétation des différentes observations expérimentales et permettre de relier les différents niveaux d'organisation. Les objectifs principaux de Neurochoice seront poursuivis par quatre sous-groupes de recherche collaboratifs. Nous proposons en premier lieu de chercher à obtenir de données quantitatives sur la dynamique du cerveau pendant le comportement, ce qui à nos yeux est un prérequis à la compréhension de l'émergence de la fonction du cerveau entier à partir des niveaux d'organisation sous-jacents. En particulier, les objets d'études principaux seront

• (1) le perfectionnement de méthodes pour l'étude du comportement chez les mammifères,
• (2) la dynamique d'ensembles neuronaux au cours de tâche impliquant un processus décisionnel,
• (3) les interactions causales entre aires du cerveau au cours de telles tâches, et
• (4) les mécanismes d'apprentissage décisionnel et d'addiction. Ces sous-projets sont encore subdivisés en plusieurs sujets d'étude dont chacun requiert la collaboration d'au moins deux des laboratoires impliqués.

Neurochoice vise l'obtention de données quantitatives et complètes sur la dynamique du cerveau, suivie d'une modélisation mathématique des dynamiques observées et de manipulations spécifiques du système dans le but de falsifier certains modèles particuliers. Ces procédés seront répétés dans le cadre d'une approche itérative. La récolte de données sur le système en fonctionnement intact est de première importance. Dans le cas du cerveau, cela implique des expériences sur des animaux ou des sujets en train d'adopter certains comportements. Ce projet peut être compris comme la prolongation naturelle d'un étude de biologie systémique partant d'un niveau purement moléculaire vers des niveaux d'organisation biologique plus complexes rendus accessibles par les progrès réalisés en technologie expérimentale et les capacités de traitement informatique actuelles.

Neurochoice apportera une grande plus-value à la recherche en Suisse. Le projet va catalyser des collaborations interdisciplinaires à l'intérieur du pays, renforcer la compétitivité internationale des différents groupes participant au projet et offrir un cadre de formation étendu et diversifié pour les étudiants en doctorat. C'est un projet de très grande importance, tant pour la compréhension des mécanismes neuronaux fondamentaux que la compréhension détaillée des maladies du cerveau les plus répandues telles que la dépression ou l'addiction.

• Publications par Neurochoice
• Publications par SystemsX.ch (aperçu)