Humans and animals maintain accurate discrimination between communication sounds in the presence of loud sources of background noise. In previous studies performed in anesthetized guinea pigs, we showed that, in the auditory pathway, the highest discriminative abilities between conspecific vocalizations were found in the inferior colliculus. Here, we trained CBA/J mice in a Go/No-Go task to discriminate between two similar guinea pig whistles, first in quiet conditions, then in two types of noise, a stationary noise and a chorus noise at three SNRs. Control mice were passively exposed to the same number of whistles as trained mice. After three months of extensive training, inferior colliculus (IC) neurons were recorded under anesthesia and the responses were quantified as in our previous studies. In quiet, the mean values of the firing rate, the temporal reliability and mutual information obtained from trained mice were higher than from the exposed mice and the guinea pigs. In stationary and chorus noise, there were only a few differences between the trained mice and the guinea pigs; and the lowest mean values of the parameters were found in the exposed mice. These results suggest that behavioral training can trigger plasticity in IC that allows mice neurons to reach guinea pig-like discrimination abilities.

The ventral tegmental area (VTA) is a key region in the reward system of the vertebrate brain, yet its role in sensory processing remains largely unexplored. Here, we use fiber photometry in awake freely-moving mice to investigate how the VTA represents auditory stimuli. We compared VTA responses to those in the inferior colliculus (IC) recorded with the same technique. Neural activity in the VTA exhibited robust responses to a wide variety of auditory stimuli, including broadband noise, pure tones, and music stimuli. We identified a subset of short-latency trials, comparable to those observed in the IC, with response durations that were longer than in the IC. VTA responses to complex sounds showed minimal envelope tracking and low temporal reproducibility, resulting in poor discriminability. This study positions the VTA as a potentially active player in shaping the perception of sound.

Ces travaux de recherche ont eu pour objectif d’évaluer les capacités de discrimination des réponses des neurones et leur robustesse dans le bruit à chaque étage du système auditif. Nous avons ainsi quantifié la capacité de discrimination neuronale entre quatre vocalisations cibles conspécifiques masquées par un bruit stationnaire depuis le noyau cochléaire jusqu’au cortex auditif secondaire chez le cobaye anesthésié. La discrimination des vocalisations cibles par les populations neuronales a été fortement diminuée par le bruit dans toutes les structures, mais les populations du colliculus inférieur et du thalamus ont montré de meilleures performances que les populations corticales. La comparaison avec les réponses neuronales obtenues avec les vocalisations vocodées (38, 20 ou 10 bandes de fréquences) a révélé que la réduction des capacités de discrimination neuronale était principalement due à l'atténuation des modulations d'amplitude lente (< 20 Hz). En outre, nous avons quantifié la robustesse des réponses neuronales grâce à une méthode de classification automatique réalisée sur l’ensemble des données obtenues en présence du bruit stationnaire et d’un autre bruit appelé chorus. Cela a mis en évidence cinq catégories de comportements neuronaux (des plus robustes aux plus sensibles) et leurs proportions respectives sur l’ensemble du système auditif ainsi qu’au sein de chaque structure auditive. Cette analyse a montré également qu’il existait des neurones robustes à tous les étages du système auditif, bien qu’une proportion plus importante soit retrouvée au niveau du colliculus inférieur et du thalamus. Par ailleurs, la proportion de neurones robustes est plus faible dans le bruit chorus ce qui laisse suggérer que ce dernier est plus pénalisant que le bruit stationnaire. Il est important de souligner qu’une proportion non négligeable de neurones sous-corticaux et corticaux changent de comportement d’un bruit à l’autre de sorte que le comportement de ces neurones dans un bruit particulier est peu prédictible. Ces résultats démontrent donc que la discrimination neuronale en situation de dégradation acoustique est principalement déterminée par l’altération des modulations lentes d'amplitude à la fois au niveau sous-cortical et cortical et suggèrent que les structures sous-corticales contribuent de façon importante à la perception robuste d’un signal cible dans le bruit.