Rôle du sommeil dans l’apprentissage du chant
Chaque jour, nous utilisons une grande diversité d'habiletés motrices acquises progressivement, comme faire du vélo, jouer de la guitare, ou même parler. La parole est un comportement fondamental acquis par apprentissage sensorimoteur au cours duquel un bébé découvre les séries d'actions à exécuter pour dire un nouveau mot par exploration motrice et perception de ses propres actions. Des recherches antérieures indiquent que le réseau formé par une structure corticale et les ganglions de la base (BG) pourrait évaluer la divergence entre résultat attendu et résultat réel et ainsi guider l'apprentissage par essais et erreurs. Nous supposons que ce rôle du réseau BG-cortical pourrait dépendre de son activation pendant le sommeil, notamment par la coordination de grandes assemblées neuronales entre les zones BG-corticales. Afin de mieux comprendre la dynamique BG-corticale au cours de l'apprentissage des habiletés motrices et l'impact du sommeil sur cette dynamique, nous étudions l'apprentissage du chant chez les oiseaux chanteurs. L'apprentissage du chant est une forme naturelle d'apprentissage sensorimoteur semblable à l'acquisition de la parole chez l’humain, au cours de laquelle un jeune apprend son chant en imitant un oiseau adulte (un tuteur). Chez les oiseaux chanteurs, le sommeil présente des caractéristiques similaires à celles des mammifères et est crucial pour l'apprentissage du chant. De plus, les oiseaux chanteurs possèdent un ensemble de noyaux cérébraux interconnectés dédiés au chant, dont une boucle BG-thalamo-corticale, et qui présente des analogies avec les zones cérébrales impliquées dans le langage humain. L'hypothèse principale est que le sommeil joue un rôle critique dans la réorganisation dynamique du réseau BG-cortical et la consolidation du chant. Nous effectuons des enregistrements électrophysiologiques chez des oiseaux libres de leurs mouvements. L'étudiant·e en master participera à toutes les étapes du projet : collecte des données (chirurgie, enregistrements électrophysiologiques, expériences comportementales - principalement bioacoustiques -), prétraitement et analyse des données. Les données à analyser comprennent les signaux neuronaux (pointes, potentiel de champ local) et acoustiques (chants d'oiseaux) d'oiseaux éveillés et endormis. Des compétences en programmation en Python ou Matlab sont appréciées. L'étudiant·e en master doit également être à l'aise avec les expériences impliquant des animaux vivants. Superviseur : Giret Nicolas nicolas.giret@universite-paris-saclay.fr 00331.69.82.63.68 Laboratoire/ Institut : Institut des Neurosciences Paris Saclay UMR9197 CNRS Université Paris Saclay, 151, route de la Rotonde 91400 Saclay https://neuropsi.cnrs.fr/
Role of sleep in birdsong learning
During our daily life, we use a variety of gradually learned motor skills, such as riding a bike, playing guitar, or even speaking. Speech is a fundamental behavior acquired through sensorimotor learning during which a baby discovers the sets of action to execute for saying a new word through motor exploration and perception of her own actions. Previous research indicates that a network formed by a cortical area and the basal ganglia (BG) is a likely candidate which could evaluate the discrepancy between expected and actual outcome and guide trial-and-error learning. We hypothesize that this role of the BG-cortical network might rely on its activation during natural sleep, for example through the coordination of large neuronal assemblies between BG-cortical areas. To disentangle the BG-cortical dynamics during motor skill learning and the impact of sleep on these dynamics, we study the song learning behavior of songbirds. Song learning is a natural form of sensorimotor learning akin to human speech acquisition during which a juvenile learns his song by imitating an adult bird (a tutor). Sleep in songbirds include mammalian-like features and is crucial for song learning. Moreover, songbirds have a set of interconnected brain nuclei dedicated to song, including a BG-thalamo-cortical loop, and that shares analogies with brain areas involved in human language. The main hypothesis is that sleep plays a critical role in the dynamical reorganization of the BG-cortical network and the consolidation of song. We perform large-scale electrophysiological recordings in freely moving birds. The master student will be involved in all the steps of the project: data collection (surgery, electrophysiological recordings, behavioral -mostly bioacoustics - experiments), data preprocessing and analysis using up-to-date computational tools. Data to be analyzed include both neuronal (spikes, local field potential) and acoustic (birdsong) signals from awake and sleeping birds. Programming skills in Python or Matlab are appreciated. The master student must also be comfortable with experiments involving live animals. Project supervisor : Giret Nicolas nicolas.giret@universite-paris-saclay.fr 00331.69.82.63.68 Laboratory/ Institute : Institut des Neurosciences Paris Saclay UMR9197 CNRS Université Paris Saclay, 151, route de la Rotonde 91400 Saclay https://neuropsi.cnrs.fr