Un circuit cérébral commun pour l'apprentissage chez les oiseaux et les mammifères
Une étude révolutionnaire menée par des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) aux États-Unis a permis de découvrir une connexion évolutive entre les oiseaux et les mammifères. Malgré les grandes différences anatomiques au niveau de leur cortex cérébral, les oiseaux et les mammifères partagent le même mécanisme d'apprentissage. Cette recherche, financée partiellement par une subvention accordée au titre du septième programme-cadre (7e PC), vient confirmer que de telles découvertes renforcent la biologie humaine et pourraient mener au développement de nouveaux traitements contre certaines maladies humaines, dont Parkinson. Les résultats ont été publiés dans la revue Journal of Neuroscience. Les chercheurs utilisent habituellement l'apprentissage du chant en tant que système modèle pour évaluer les principes généraux de l'apprentissage, et notamment ses actions complexes. Les experts considèrent que l'apprentissage du chant par les oiseaux est une forme d'apprentissage stéréotypée. Mais d'un point de vue scientifique, la comparaison des systèmes d'oiseaux et de mammifères a toujours été difficile en raison des différences au niveau des cortex cérébraux des deux groupes. Grâce à leur étude, l'équipe du MIT, avec leurs collègues de l'université hébraïque en Israël, a identifié des classes spécifiques de neurones dans le cerveau des oiseaux correspondant à ceux des mammifères. La région cérébrale ciblée au cours de cette étude était celle des ganglions de la base (ou noyaux de la base), un ensemble de structures neurales enfouies au sein du cortex. Cet ensemble de cellules nerveuses interconnectées joue un rôle crucial dans l'apprentissage des compétences et la formation des habitudes. Les chercheurs ont relié les ganglions de la base à de nombreux problèmes tels que les troubles obsessionnels compulsifs (TOC) et la maladie de Parkinson. Selon les chercheurs, cette dernière se développe dans deux structures importantes: le striatum et le globus pallidus. Ces structures, situées au sein des ganglions de la base, sont essentielles dans l'apprentissage moteur. Un nombre croissant de recherches montrent que les oiseaux possèderaient les mêmes circuits cérébraux, qui leur permettent l'apprentissage du chant. La grande différence est que ces divisions anatomiques n'existent pas chez les oiseaux. Leurs cellules de ganglions de la base sont mélangées au sein d'une fine structure appelée «région X». Le Dr Jesse Goldberg et le professeur Michale Fee du MIT ont enregistré l'activité électrique de neurones uniques dans les cerveaux de jeunes diamants mandarins. Ils ont posé des électrodes dans la région X grâce à un micro-lecteur motorisé. Les modèles d'activités électriques générés au cours du chant des oiseaux ont permis aux chercheurs de mettre le doigt sur deux catégories différentes de neurones révélant divers modèles d'activité. Leurs enregistrements ont été comparés à des modèles d'activités enregistrés provenant de deux voies anatomiques connues dans le globus pallidus de singes. Les chercheurs ont découvert que ces modèles étaient similaires entre les deux espèces, malgré que les oiseaux présentent des modèles d'activités plus rapides (jusqu'à 700 pics par secondes, pour les neurones les plus rapides selon les chercheurs). L'équipe a également établi que l'une des deux catégories chez les oiseaux possède les mêmes types de connexion que les primates. «Nos résultats suggèrent que les mêmes circuits cérébraux sont à l'origine de l'apprentissage chez les oiseaux et les mammifères, malgré des différences anatomiques superficielles», explique le Dr Goldberg, qui travaille à l'institut McGovern de recherche cérébrale du MIT. «Ce circuit doit avoir évolué il y a au moins 300 millions d'années, avant que les oiseaux et les mammifères ne se différencient.»
Pays
Israël, États-Unis