Le cerveau des chauves-souris prédit leur prochain mouvement pendant le vol

Avec l'aimable autorisation de l'Organisation pour la conservation des chauves-souris ; Photo: Steve Gettle Photographie

Plus d'un millier d'espèces utilisent l'écholocation, mais après des millions d'années d'évolution, le cerveau des chauves-souris est particulièrement bien optimisé pour la navigation.

Un nouveau papier publié aujourd'hui dans La science suggère que lorsque les chauves-souris volent, des neurones spéciaux appelés cellules de lieu – situés dans leur hippocampe, une partie du cerveau qui contrôle la mémoire – les aident à traiter les informations de navigation clés sur leur position non seulement dans le moment mais aussi dans le passé et le futur.

La découverte est plutôt intuitive, parce que nous, du moins en tant qu'êtres humains, nous avons la capacité de penser à où nous allons être ou à où nous avons été, dit Nicolas Dotson , scientifique du projet au Salk Institute et auteur principal de l'étude.

En utilisant une combinaison d'enregistreurs de données neuronaux sans fil et d'un système de suivi de mouvement composé de 16 caméras, Dotson et son co-auteur Michel Iartsev, un professeur de neurobiologie et d'ingénierie à l'UC Berkeley, a observé six chauves-souris frugivores égyptiennes dans deux expériences destinées à enregistrer des rafales d'activité neuronale.

Alors que certaines des chauves-souris exploraient au hasard une pièce recouverte de mousse noire pour minimiser les réverbérations acoustiques, d'autres se voyaient confier une tâche de recherche de nourriture impliquant des mangeoires intérieures, et une créature porte-bonheur a même été testée dans les deux environnements.

Grâce à quelques marqueurs attachés à la tête des chauves-souris et à un microdrive implanté dans leur cerveau, l'équipe a pu voir des changements temporels infimes dans l'activité neuronale et enregistrer comment les chauves-souris interagissaient avec de nouvelles informations spatiales.

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Ils ont constaté que lors de l'exploration aléatoire et lors de la navigation ciblée, comme dans la tâche de recherche de nourriture, les chauves-souris conservaient une mémoire spatiale détaillée de l'environnement et des chemins parcourus. Les essais ont également révélé que les chauves-souris ont également une conscience spatiale de leurs positions futures.

Nous avons des neurones qui s'activent tous simultanément, mais qui représentent différentes parties d'un chemin plus large, explique Dotson. Il représente donc le passé, le présent et le futur, pas seulement maintenant.

Être capable de tracer leur position dans le temps avec ce système GPS naturel est l'un des meilleurs outils de survie des chauves-souris, les aidant à localiser la nourriture et à échapper aux prédateurs.

Différentes espèces peuvent évaluer la pertinence des expériences passées, présentes et futures de différentes manières, note l'étude. Dans un scénario de survie comme des singes sautant entre des branches d'arbres ou des humains conduisant une voiture ou faisant du ski à grande vitesse, par exemple, les informations futures peuvent être les plus importantes pour la survie.

La chauve-souris doit planifier à la fois localement dans le temps et dans le futur pour réussir dans ses comportements de chasse, explique Melville Wohlgemuth, chercheur au Batlab de l'Université de l'Arizona. Ce sont des processus cérébraux qui sont également pertinents pour nos vies.

L'examen d'espèces autres que la nôtre est depuis longtemps une caractéristique des neurosciences, et l'étude de l'hippocampe des chauves-souris pourrait donner aux scientifiques un meilleur aperçu de la façon dont certaines maladies affectent notre propre cerveau.

Par exemple, en savoir plus sur les chauves-souris pourrait changer notre vision de la maladie d'Alzheimer, un trouble cérébral qui détruit lentement les fonctions cognitives et la mémoire. Les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ont du mal à naviguer intuitivement sur de nouveaux itinéraires ou de nouveaux endroits, même lorsqu'ils les ont rencontrés à plusieurs reprises.

Cette histoire a été mise à jour le 8 juillet pour clarifier que les chauves-souris ont évolué il y a des millions d'années.

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