Une nouvelle étude révèle comment le cerveau donne un sens aux changements de signaux environnementaux
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Les scientifiques ont acquis de nouvelles connaissances sur la partie du cerveau qui nous donne un sens de l’orientation, en suivant l’activité neuronale avec les dernières avancées en matière de techniques d’imagerie cérébrale. Les résultats mettent en lumière la façon dont le cerveau s’oriente dans des environnements changeants – et même les processus qui peuvent mal tourner avec des maladies dégénératives comme la démence, qui laissent les gens se sentir perdus et confus.
« La recherche en neurosciences a connu une révolution technologique au cours de la dernière décennie, nous permettant de poser et de répondre à des questions dont on ne pouvait rêver qu’il y a quelques années à peine », déclare Mark Brandon, professeur agrégé de psychiatrie à l’Université McGill et chercheur au Centre de recherche Douglas, qui a codirigé la recherche avec Zaki Ajabi, ancien étudiant à l’Université McGill et maintenant chercheur postdoctoral à l’Université Harvard.
Lire la boussole interne du cerveau
Pour comprendre comment les informations visuelles affectent la boussole interne du cerveau, les chercheurs ont exposé des souris à un monde virtuel désorientant tout en enregistrant l’activité neuronale du cerveau. L’équipe a enregistré la boussole interne du cerveau avec une précision sans précédent en utilisant les dernières avancées de la technologie d’enregistrement neuronal.
Cette capacité à décoder avec précision la direction interne de la tête de l’animal a permis aux chercheurs d’explorer comment les cellules Head-Direction, qui constituent la boussole interne du cerveau, soutiennent la capacité du cerveau à se réorienter dans un environnement changeant. Plus précisément, l’équipe de recherche a identifié un phénomène qu’ils appellent « gain de réseau » qui permet à la boussole interne du cerveau de se réorienter après la désorientation des souris. “C’est comme si le cerveau disposait d’un mécanisme pour implémenter un” bouton de réinitialisation “permettant une réorientation rapide de sa boussole interne dans des situations confuses”, explique Ajabi.
Bien que les animaux de cette étude aient été exposés à des expériences visuelles non naturelles, les auteurs soutiennent que de tels scénarios sont déjà pertinents pour l’expérience humaine moderne, en particulier avec la diffusion rapide de la technologie de réalité virtuelle. Ces découvertes “pourraient éventuellement expliquer comment les systèmes de réalité virtuelle peuvent facilement prendre le contrôle de notre sens de l’orientation”, ajoute Ajabi.
Les résultats ont inspiré l’équipe de recherche à développer de nouveaux modèles pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents. “Ce travail est un bel exemple de la façon dont les approches expérimentales et informatiques peuvent faire progresser notre compréhension de l’activité cérébrale qui détermine le comportement”, déclare le co-auteur Xue-Xin Wei, neuroscientifique informatique et professeur adjoint à l’Université du Texas à Austin.
Maladies degeneratives
Les résultats ont également des implications importantes pour la maladie d’Alzheimer. “L’un des premiers symptômes cognitifs autodéclarés de la maladie d’Alzheimer est que les gens deviennent désorientés et perdus, même dans des environnements familiers”, explique Brandon. Les chercheurs s’attendent à ce qu’une meilleure compréhension du fonctionnement de la boussole interne et du système de navigation du cerveau conduise à une détection plus précoce et à une meilleure évaluation des traitements de la maladie d’Alzheimer.
