Description

La variabilité d’un essai à l’autre est inhérente à l’apprentissage. La variabilité motrice est particulièrement élevée lors de l’acquisition d’une nouvelle compétence (par exemple, apprendre à faire du vélo), et un apprentissage réussi est généralement associé à une diminution de cette variabilité. De tels changements développementaux de la variabilité sont observés lors de l’acquisition du langage chez les nourrissons humains, ainsi que lors de l’apprentissage du chant chez les oiseaux chanteurs. Ces deux processus dépendent d’un apprentissage moteur guidé par la perception auditive durant une période sensible du développement, et présentent de nombreuses similitudes aux niveaux comportemental, neural et génétique. Leur acquisition et leur maintien dépendent d’un circuit cortico-ganglions de la base (CBG). Ce circuit pourrait être impliqué dans le traitement de la variabilité de ce qui doit être appris et, en retour, favoriser la production de variabilité dans les sorties motrices, permettant ainsi l’exploration de l’espace moteur et la sélection des commandes motrices pour produire le comportement désiré.
L’objectif de ce projet de thèse est d’étudier les principes neuronaux sous-jacents à la production et à l’apprentissage de la variabilité vocale. Pour ce faire, nous proposons d'associer des approches comportementales, neurophysiologiques et computationnelles, en utilisant un comportement naturel et spontané (l’apprentissage du chant chez les oiseaux) comme modèle expérimental. Nous suivrons le développement du chant en lien avec les dynamiques neuronales du circuit CBG chez des jeunes oiseaux chanteurs. Nous cherchons à comprendre (1) comment la variabilité du chant est encodée dans le circuit CBG et traduite en commandes prémotrices, et (2) comment les dynamiques neuronales au sein de ce circuit CBG évoluent au cours de l’apprentissage et du développement du chant.
Nous mènerons des études comportementales associées à des enregistrements électrophysiologiques ou des manipulations de l’activité neuronale chez des oiseaux chanteurs afin de mieux comprendre les dynamiques neuronales sous-jacentes à la variabilité et au développement du chant . Grâce à un effort collaboratif avec des laboratoires partenaires en France et en Europe, les résultats contribueront à la construction de modèles d’apprentissage et d’acquisition de compétences sensori-motrices. À terme, ces résultats pourraient aider à développer les outils nécessaires pour mettre en œuvre des stratégies visant à améliorer la qualité de l’apprentissage chez les oiseaux et, dans une certaine mesure, chez les nourrissons humains.

Compétences requises

Master en neurosciences comportementales/des systèmes ou similaire Le ou la candidat·e devra obtenir un financement via le concours de l'école doctorale. Compétences requises: • Expertise dans la manipulation des animaux et dans la réalisation d'expériences comportementales et/ou électrophysiologiques. • Capacité à proposer, de manière autonome, des solutions à des problèmes techniques et/ou théoriques. • Bonnes compétences en programmation en Matlab ou Python : les données à analyser nécessiteront de bonnes compétences en traitement du signal (chants d'oiseaux et activité neuronale). • Maîtrise de l'anglais écrit et parlé (le français n'est pas obligatoire)

Bibliographie

Aamodt CM, Farias-Virgens M, White SA (2020) Birdsong as a window into language origins and
evolutionary neuroscience. Philos Trans R Soc Lond, B, Biol Sci 375:20190060.
Alliende J, Giret N, Pidoux L, Del Negro C, Leblois A (2017) Seasonal plasticity of song behavior
relies on motor and syntactic variability induced by a basal ganglia-forebrain circuit. Neuroscience
359:49–68.
Araguas A, Guellaï B, Gauthier P, Richer F, Montone G, Chopin A, Derégnaucourt S (2022) Design
of a robotic zebra finch for experimental studies on developmental song learning. Journal of
Experimental Biology 225:jeb242949.
Giret N, Kornfeld J, Ganguli S, Hahnloser RHR (2014) Evidence for a causal inverse model in an
avian cortico-basal ganglia circuit. Proc Natl Acad Sci USA 111:6063–6068.
Lorenz C, Das A, Centeno EGZ, Yeganegi H, Duvoisin R, Ursu R, Retailleau A, Giret N, Leblois A, Hahnloser RHR, Ondracek JM (2025) Sharp Waves, Bursts, and Coherence: Activity in a Songbird Vocal Circuit Is Influenced by Behavioral State. J Neurosci 45 Available at: https://www.jneurosci.org/content/45/47/e1903242025.

Mots clés

Neuroéthologie, Intégration sensorimotrice, Apprentissage, Chant