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Theses Year : 2019

Behavioral and Neural Dynamics of Fear Extinction

Dynamiques Comportementales et Neurales de l'Extinction de la Peur

(1)
1
Marco Pompili
  • Function : Author
  • PersonId : 1198931
  • IdRef : 257252967

Abstract

Extinction learning is defined as the decline of conditioned fear responses with the repeated exposure to feared stimuli and is thought to be the basis of common behavioral treatments for affective disorders. Critically, both its experimental and clinical versions are context-dependent, and fear reduction fails to generalize outside of the context where the training takes place (fear renewal). Emotional learning and fear behavior control depend upon a network of brain structures including notably the amygdala, the hippocampus, and the medial prefrontal cortex. The aim of the PhD work presented here was to study the behavioral processes characterizing fear extinction as well as their underpinning neural mechanisms. This PhD included five different projects. 1) We showed with optogenetics that the activity of the anatomical pathway connecting the hippocampus and the medial prefrontal cortex affects contextual fear expression after extinction. 2) We validated the use of head-mounted inertial sensors for the detection of freezing behavior (an important index of fear in rodents). 3) We established a novel extinction training paradigm in a semi-naturalistic setting that allowed separating individuals into different behavioral phenotypes predicting their vulnerability to fear renewal. 4) We developed a new algorithm for the detection of cell assemblies in high-density neural recordings with unprecedented accuracy and precision. 5) We collected the data of a still ongoing project aimed at the characterization of potential circuit dynamics supporting extinction memory consolidation in the amygdala-hippocampus-medial prefrontal cortex network.
L'extinction de la peur se définit comme le déclin du comportement de peur conditionné, via l'exposition répétée à des stimuli anxiogènes. C'est un modèle expérimental pour l'étude de l'apprentissage, mais aussi la base de certaines thérapies cliniques cognitivo-comportementales utilisées pour traiter l'anxiété ou les troubles post-traumatiques. Cependant, ses versions expérimentales et cliniques sont inopportunément dépendantes du contexte et il y a renouvellement de la peur en dehors de l’environnement où l’extinction a lieu. C’est pour cette raison que le présent travail de thèse a cherché d’étudier les processus comportementaux qui caractérisent l’extinction de la peur ainsi que les mécanismes neuronaux sous-jacents. Au cours de cette thèse, nous avons travaillé sur 5 projets. Sur le plan de la neurophysiologie, nous nous sommes concentrés sur le cortex préfrontal médian, l’hippocampe et l’amygdale et leurs relations fonctionnelles. Il a été démontré que ces trois structures forment un réseau jouant un rôle essentiel dans l’apprentissage émotionnel et le contrôle du comportement de peur. 1) Grâce à des techniques d'optogénétique, nous avons montré que l’activité de la voie anatomique connectant l’hippocampe au cortex préfrontal médian affecte l’expression de la peur contextuelle après l’extinction. 2) Nous avons validé l’utilisation de capteurs inertiels positionnés sur la tête pour la détection du comportement d’immobilisation défensif dit freezing (indice de peur très utilisé chez le rongeur). 3) Avec un nouveau paradigme d’extinction expérimentale pour le rongeur dans un cadre permettant une expression comportementale plus variée, nous avons pu quantifier des comportements multiples et grouper les individus en fonction de leur vulnérabilité au renouvellement de la peur. 4) Afin d’analyser les assemblées cellulaires dans des enregistrements électrophysiologiques à haute densité, nous avons développé un nouvel algorithme qui détecte leurs activations avec une précision non documentée jusqu'à présent. 5) Nous avons recueilli des données électrophysiologiques afin de caractériser la dynamique neuronale sous tendant la mémoire d’extinction dans le réseau amygdalo-hippocampo-prefrontal.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03887721 , version 1 (07-12-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03887721 , version 1

Cite

Marco Pompili. Behavioral and Neural Dynamics of Fear Extinction. Neurons and Cognition [q-bio.NC]. Université Paris sciences et lettres, 2019. English. ⟨NNT : 2019PSLET045⟩. ⟨tel-03887721⟩
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