The hippocampus is a multimodal allocortical structure known for its role in learning and memory. Neuronal activity in the hippocampus displays rhythmic patterns of activity including delta, theta and gamma band activities during specific brain states. These oscillatory patterns of activity are typically thought to arise from neuronal inputs to the hippocampus. Within this thesis it is shown that theta, gamma, and delta rhythms can be self-generated by the intrinsic circuits of the intact hippocampus. Different frequencies of rhythms were generated in specific hippocampal sub-regions demonstrating that separate regions have neural circuit properties that promote different rhythmic patterns. The coordination between hippocampal regions arises through dynamic phase coupling between autonomous oscillators. Finally, a novel form of phase synchronization was found to support communication between hippocampal regions in a manner contrary to contemporary views on hippocampal circuit organization. These results suggest that a major component of activity and communication in the hippocampus arises from the self-organized synchronization that occurs between weakly coupled intrinsically generated oscillators. / L'hippocampe est une structure corticale connue pour son implication dans les processus d'apprentissage et de mémoire. Au niveau éléctrophysiologique, l'hippocampe est caractérisé par la survenue d'activités oscillatoire aux rythmes delta, thêta et gamma. Il était communément admis que ces différents types d'activités oscillatoires étaient dus à l'activité synchrone de structures extra-hippocampique. Au cours de ce travail de doctorat, nous avons pu montrer que l'hippocampe intact contient les réseaux neuronaux nécessaires et suffisants à la genèse spontanée des activités delta, thêta et gamma. De plus, ces rythmes sont générés spécifiquement dans des sous-régions de l'hippocampe indiquant que chaque aire hippocampique possède un réseau neuronal unique propice à la survenue d'activités oscillatoires spécifiques. Nous avons également démontré que la synchronisation entre les différents champs de l'hippocampe se fait grâce à un couplage de phase dynamique entre différents oscillateurs indépendants. Enfin, nous avons pu mettre en évidence que ce couplage de phase entre les différents champs de l'hippocampe permet un transfert d'information multidirectionnel, remettant ainsi en question la vision actuelle de l'organisation cytoarchitecturale de la formation hippocampique. L'ensemble de nos travaux suggèrent donc que l'hippocampe contient de multiples oscillateurs indépendants pouvant interagir entre eux, régulant non seulement l'activité global de la formation hippocampe, mais également les interactions entre les différents champs de l'hippocampe.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.117069 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Jackson, Jesse |
| Contributors | Sylvain Williams (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Integrated Program in Neuroscience) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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