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Neural circuits of the ventral CA1 hippocampus and context-specific memories

Applicant Ciocchi Stephane
Number 170654
Funding scheme SNSF Professorships
Research institution Institut für Physiologie Medizinische Fakultät Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Neurophysiology and Brain Research
Start/End 01.03.2018 - 28.02.2022
Approved amount 1'585'049.00
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Keywords (11)

CA1 pyramidal cells ; Network oscillations; Emotions; Optogenetics ; Contextual fear and reward conditioning ; Cell assemblies ; GABAergic interneurons ; Learning and memory; Translational strategies; Single-neuron recordings; Ventral CA1 hippocampus

Lay Summary (French)

Lead
Se retrouver en face d’un serpent venimeux dans une forêt va déclencher une réaction de peur alors qu’observer ce même serpent derrière les vitres d’un terrarium va plutôt évoquer de la curiosité. De ce fait, le contexte dans lequel les situations de vie sont expérimentées joue un rôle important dans le type de réponse comportementale. L’hippocampe ventral (ou hippocampe antérieur chez les primates) est une région du cortex cérébral qui joue un rôle prépondérant dans la formation de mémoires émotionnelles spécifiques à certains lieux ou contextes.Le projet apporte une contribution dans l’investigation des mécanismes et des circuiteries neuronales qui sous-tendent la régulation contextuelle des réponses émotionnelles.
Lay summary

Contenu et objectifs du travail de recherche

L’hippocampe est une région du cortex cérébral impliquée dans la mémoire spatiale et émotionnelle. La mémoire spatiale est associée à la partie dorsale de l’hippocampe (hippocampe postérieure chez les primates) et se manifeste au niveau neuronal par l’activité spécifique de neurones, appelés neurones de «lieu», permettant de cartographier l’environnement et de s’y déplacer (Prix Nobel de Physiologie et Médecine en 2014). Ces neurones de lieu existent également dans l’hippocampe ventral, cependant ce dernier n’est pas impliqué dans la reconnaissance et l’exploration de notre environnement, mais dans les mémoires émotionnelles associées à certains lieux ou contextes. L’objectif de ce travail de recherche est de comprendre les mécanismes et les circuits neuronaux impliqués dans la formation de mémoire émotionnelles (de peur ou de récompense) associées à certains lieux ou contextes. Nous allons notamment tester l’hypothèse que les cellules de lieu de l’hippocampe ventral intègrent des signaux de récompense ou de peur, permettant la formation des mémoires émotionnelles spécifiques à certains lieux ou contextes.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

 Le projet relève de la recherche fondamentale en neurosciences. Pour mieux comprendre les maladies psychiatriques et notamment les troubles anxieux, il est fondamental d’identifier - dans des modèles précliniques en recherche de base- les mécanismes et les circuiteries neuronales qui sous-tendent la formation de mémoires émotionnelles. Ainsi, de nouvelles cibles thérapeutiques pourraient être identifiées par ces études pour des psychopathologies telles que les chocs post-traumatiques ou l’anxiété générale.

 

 

Direct link to Lay Summary Last update: 24.02.2017

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Thomas Klausberger Austria (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Thomas Nevian/ Uni Bern Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Rui Ponte Costa Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Walter Senn/ Uni Bern Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results

Abstract

Facing a poisonous snake in the forest leads to fear reactions while encountering it behind the glass of a zoo would rather evoke curiosity. Hence, the context in which particular life situations are experienced plays a profound role in behavioural responding. Contextual information is encoded by interacting brain regions in which the hippocampus plays a fundamental role. The representation of contexts is reflected at the neuronal level by the selective spatial firing of hippocampal place cells. The ventral hippocampus (anterior hippocampus in primates) has been associated with contextual emotional memories. We hypothesize that place cells of the ventral CA1 hippocampus integrate information about rewarding and/or aversive experiences to form “emotional maps” of our environment. Furthermore, we investigate whether distinct ventral hippocampal CA1 cell-types are embedded into segregated neural circuits to underlie context-specific emotional memories for fear or reward. To identify neural circuit motifs in the ventral CA1 hippocampus, we are combining single-unit recordings of projection neurons and GABAergic interneurons, selective optogenetic strategies, cell-type specific viral tracing and behavioural paradigms in rodents. The results of our experimental approaches will determine fundamental neural computations underlying contextual regulation of emotions within higher cortical brain regions.
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