Images du cerveau – Howard Hughes Medical Institute via SWNS
Selon une nouvelle étude, les poissons perdus retrouvent leur chemin grâce à la façon dont leur cerveau est connecté.
Le circuit neuronal a évolué jusqu’à un demi-milliard d’années – et pourrait avoir été transmis aux humains.
Il permet à nos ancêtres glissants de reprendre leur route, même après avoir été emportés par des courants rapides.
Cette découverte jette une lumière nouvelle sur le fonctionnement de l’ancien cerveau et pourrait s’appliquer à d’autres vertébrés, dont nous.
Le co-auteur, le Dr Misha Ahrens, du Howard Hughes Medical Institute dans le Maryland, a déclaré que ce circuit de navigation est assez inconnu.
« Nous pensons qu’il pourrait sous-tendre des circuits hippocampiques d’ordre supérieur pour l’exploration et la navigation basée sur des points de repère. »
L’étude publiée dans Cell est basée sur l’humble poisson zèbre – longtemps utilisé dans la recherche médicale comme modèle pour les humains – et a trouvé les voies chimiques clés traversant différentes régions à l’arrière du cerveau qui aident les animaux à retrouver leurs repères.
Lors des expériences, les minuscules poissons translucides ont traversé un environnement de réalité virtuelle en 2D en présence d’un flux simulé. Alors qu’ils nageaient en direction d’une cible, une forte pression d’eau les poussait inopinément hors de leur trajectoire. Ils nageaient néanmoins vers leur point de départ, déterminés à terminer leur voyage.
Le premier auteur, le Dr En Yang, et ses collègues ont utilisé une technique d' »imagerie globale » mise au point dans leur laboratoire pour mesurer ce qui se passe. Elle a permis aux scientifiques d’explorer l’ensemble du cerveau du poisson pour voir quels circuits sont activés pendant la correction de trajectoire et de démêler les différents composants impliqués.
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Les scans ont montré que le cerveau postérieur – une zone conservée à l’arrière – calcule leur position. Ils utilisent ces informations pour savoir où aller ensuite.
Les chercheurs s’attendaient à voir des cellules déclenchées dans le cerveau antérieur, où se trouve l’hippocampe, qui contient une « carte cognitive » de l’environnement de l’animal.
À leur grande surprise, ils ont constaté une activation dans plusieurs régions de la moelle. L’information était transmise à partir d’un circuit nouvellement identifié. Elle passait par une structure du cerveau postérieur appelée l’olive inférieure vers les circuits moteurs du cervelet qui permettent aux poissons de se déplacer.
Lorsque ces voies étaient bloquées, les poissons étaient incapables de retourner à leur emplacement d’origine.
Les résultats suggèrent que des zones du tronc cérébral se souviennent de l’emplacement d’origine du poisson-zèbre et génèrent un signal d’erreur basé sur son emplacement actuel et passé.
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Cette information est relayée au cervelet, ce qui permet au poisson de nager jusqu’à son point de départ. Cette découverte révèle une nouvelle fonction de l’olive inférieure et du cervelet, dont on savait jusqu’ici qu’ils étaient impliqués dans des actions telles que l’atteinte et la locomotion, mais pas dans ce type de navigation.
« Nous avons découvert que le poisson essaie de calculer la différence entre sa position actuelle et sa position préférée et utilise cette différence pour générer un signal d’erreur », a déclaré le Dr Yang.
« Le cerveau envoie ce signal d’erreur à ses centres de contrôle moteur afin que le poisson puisse corriger après avoir été déplacé par le flux de manière non intentionnelle, même plusieurs secondes plus tard. »
On ne sait toujours pas si ces mêmes réseaux sont impliqués dans un comportement similaire chez d’autres animaux.
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Les chercheurs espèrent que les laboratoires qui étudient les mammifères commenceront désormais à examiner le cerveau postérieur pour y trouver des circuits comparables à ceux utilisés pour la navigation.
Ce réseau du cerveau postérieur pourrait également être à la base d’autres capacités de navigation, comme lorsqu’un poisson nage vers un endroit spécifique pour s’abriter, a ajouté M. Ahrens, qui pense que cette recherche pourrait permettre de mieux comprendre la démence.
