Le compteur de vitesse neuronal de notre cerveau

29.07.2015

Des chercheurs de l'Université norvégienne des sciences et technologies, May-Britt et Edvard Moser (May-Britt, Edvard Moser) ont découvert des neurones de vitesse dans le cerveau du rat - leur activité changeait en fonction de la vitesse à laquelle le rat se déplaçait.

En 2005, les scientifiques ont découvert un groupe de cellules nerveuses dans le cortex entorhinal qui est rapidement devenu connu sous le nom de systèmes GPS du cerveau. Ces cellules s'activent à leur tour au fur et à mesure que l'individu se déplace dans l'espace, c'est-à-dire que l'on peut dire que les neurones marquent des zones de territoire. Leur particularité est que ces neurones s'allument selon un schéma spécial, brisant l'espace en fragments hexagonaux, le faisant ressembler à un énorme réseau. D'où leur nom - neurones à grille ou neurones à réseau. Le cortex entorhinal lui-même joue un rôle important dans la formation de la mémoire spatiale et de la mémoire déclarative (sur les événements et les objets que nous avons vus de nos propres yeux).

Mais, comme on le comprend aisément, le travail des cellules d'orientation spatiale dépend de la vitesse à laquelle l'individu se déplace dans le paysage. De toute évidence, le fonctionnement du système GPS neuronal doit être corrigé par une sorte de capteurs de vitesse. D'autre part, la cartographie du terrain dépend également du contexte environnant, de la direction du mouvement, de la présence ou de l'absence de frontières. Par conséquent, trouver des neurones capables de détecter la vitesse était une tâche très difficile : leur activité dans le cerveau des animaux de laboratoire devait être séparée de l'activité des autres qui répondaient à un changement de direction, de contexte, etc. De plus, un animal se déplaçant librement s'arrête souvent, et pendant le temps d'arrêt, selon les auteurs de l'ouvrage, le cerveau - du moins la partie de celui-ci qui est responsable de l'orientation dans l'espace - passe généralement à un mode de fonctionnement différent.

Les neuroscientifiques ont utilisé un appareil ingénieux semblable à une voiture sans fond : le rat qui s'y trouvait ne pouvait se déplacer que dans une seule direction et à la même vitesse que l'appareil lui-même se déplaçait. La "voiture" était programmée pour changer de vitesse, mais ne s'arrêtait jamais pendant ces 4 mètres qu'il "passait" avec le rat. En conséquence, il a été possible de trouver des cellules dont l'activité changeait clairement avec l'accélération ou la décélération du mouvement, et elles fonctionnaient même si l'animal se déplaçait dans l'obscurité. En cela, ils sont similaires aux neurones de la grille spatiale, qui fonctionnent indépendamment de l'environnement, délimitant l'espace environnant indépendamment de ce qui se trouve autour. (D'autres cellules découvertes par John O'Keefe, qui a partagé le prix Nobel avec le couple Moser, sont responsables du remplissage spécifique du paysage.) Les neurones de vitesse sont situés au même endroit que les neurones de la grille - dans le cortex entorhinal, et, très probablement, les deux groupes de cellules communiquent activement avec un ami. Les résultats de la recherche sont publiés dans Nature.

Cependant, il n'est pas certain que les nouvelles cellules soient les seules à avoir la fonction d'indicateur de vitesse. Selon Michael Hasselmo de l'Université de Boston, lui et ses collaborateurs auront bientôt un article décrivant plusieurs types de neurones mesurant la vitesse, y compris ceux trouvés dans le cortex entorhinal.

D'autre part, on peut rappeler un travail très récent dans Neuron - dans lequel des neuroscientifiques de l'Université de Bonn et du Centre allemand pour les maladies neurodégénératives décrivent un circuit neuronal qui relie la mémoire spatiale et la vitesse de déplacement. En changeant la fréquence des impulsions dans ce circuit, il était possible d'influencer le comportement de la souris, comment elle se déplaçait. La chaîne de cellules à grande vitesse était connectée à l'hippocampe, le centre principal de la mémoire ; d'autre part, le cortex entorhinal est également inclus dans la "zone d'influence" de l'hippocampe.

Bien que toutes les expériences décrites aient été réalisées sur des animaux, chez l'homme, il est fort probable que les choses soient exactement les mêmes - après tout, il est important pour nous de connaître la vitesse de nos propres mouvements. Il existe peut-être plusieurs compteurs de vitesse neuronaux qui, ensemble, suivent les mouvements du corps et les signalent au système GPS, qui, à son tour, avec des cartes stockées en mémoire, forme une image de l'endroit où nous nous trouvons.

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