2024-04-02 19:31:10
Les mésanges utilisent des « codes-barres » de cellules cérébrales pour se rappeler où elles ont caché leurs collations
Des modèles uniques d’activation des neurones aident les petits oiseaux à cataloguer des milliers de caches de nourriture dispersées
Les mésanges à tête noire ne gaspillent pas leur nourriture. Ces petits oiseaux gonflés, avec leur tête surdimensionnée et leurs yeux sombres ressemblant à ceux d’un Beanie Baby, accumulent toujours des larves supplémentaires telles que des baies, des graines et des insectes. Un seul oiseau de cette espèce stocke son surplus dans des milliers de cachettes à travers la forêt pour préparer sa subsistance en cas de pénurie.
«Quand [a chickadee] cache une graine, il forme un souvenir de l’endroit où se trouve la graine, qu’il pourra utiliser plus tard », explique Selmaan Chettih, chercheur postdoctoral qui étudie l’activité neuronale de ces oiseaux à l’Université de Columbia. Et cette mémoire est extraordinairement précise : les mésanges peuvent localiser au centimètre près l’emplacement de leurs cachettes de nourriture dispersées et elles se souviennent de quel objet elles ont caché à quel endroit.
Alors, comment ces oiseaux stockent-ils et utilisent-ils autant de souvenirs ? Dans un nouvel article publié vendredi dans Cell, Chettih et son équipe ont été surpris de découvrir que les mésanges à tête noire activent des motifs uniques semblables à des codes-barres dans leur cerveau lorsqu’elles cachent et récupèrent un aliment. Ces « codes-barres » neuronaux, qui n’ont encore été observés chez aucune autre espèce, pourraient permettre aux oiseaux de stocker et de récupérer de nombreux souvenirs similaires sans les mélanger.
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Comme les mammifères, les mésanges et autres oiseaux forment des souvenirs dans leur hippocampe. Cette structure cérébrale, relativement importante chez les oiseaux en quête de nourriture, stocke des instantanés de lieux ou d’événements passés. Ces extraits isolés, appelés souvenirs épisodiques, peuvent être consultés ultérieurement pour rappeler certaines expériences.
On en sait moins sur la manière dont les mésanges accèdent à leurs souvenirs épisodiques pour trouver une cachette spécifique. Chettih et son équipe avaient initialement pensé que ce processus serait lié à un sous-ensemble de neurones de l’hippocampe appelés cellules de lieu, qui codent la position d’un animal à un moment donné et forment une carte cognitive. Par exemple, lorsqu’une mésange forme un nouveau souvenir en déposant une graine à un certain endroit, une concentration plus élevée de cellules de lieu dans l’hippocampe peut être activée pour cet endroit spécifique.
Pour tester cela, Chettih et son équipe ont placé un groupe de mésanges dans une arène comportant 128 sites potentiels de stockage de nourriture recouverts de volets. Ils ont fourni aux mésanges des graines de tournesol via des mangeoires motorisées qui n’étaient ouvertes que pendant de courts intervalles, encourageant les oiseaux à conserver les graines pour plus tard. Les chercheurs ont équipé chaque mésange d’un casque extrêmement léger mesurant l’activité neuronale dans l’hippocampe, et ils ont utilisé plusieurs caméras haute résolution pour enregistrer l’activité de chaque oiseau depuis plusieurs points de vue tout en cachant chaque graine.
L’équipe s’attendait à trouver différentes activations des cellules de place des mésanges alors qu’elles mettaient en cache les graines à divers endroits. Mais l’activité des cellules localisées est en réalité restée relativement stable. Au lieu de cela, les scientifiques ont découvert des modèles neuronaux clairsemés qui se déclenchaient dans environ 7 pour cent des neurones de l’hippocampe des mésanges chaque fois que les oiseaux stockaient une graine sous un lambeau. Lorsque la mésange est revenue dans cette cache de graines spécifique, le même modèle neuronal s’est réactivé.
Alors que chacun des codes-barres neuronaux d’une mésange n’implique qu’environ 7 % des neurones de son hippocampe, le sous-ensemble particulier de neurones activés change. Par exemple, même lorsqu’une mésange cache un aliment juste à côté d’une autre cache, un code-barres différent est activé et implique un ensemble différent de neurones dans l’hippocampe de l’oiseau.
Les chercheurs postulent que ces codes-barres uniques donnent aux oiseaux un moyen clair et rapide de stocker des souvenirs non perturbateurs de l’endroit où des objets spécifiques sont cachés. S’ils utilisaient simplement des cellules de lieu pour coder tous ces différents emplacements, les choses pourraient devenir confuses, explique Chettih. Sans le code-barres, différencier les caches à proximité pourrait devenir aussi difficile que de faire la différence entre des objets similaires mais non étiquetés les uns à côté des autres dans l’allée des courses.
Scott MacDougall-Shackleton, psychologue et biologiste à l’Université Western en Ontario qui étudie la cognition et le comportement des oiseaux chanteurs, affirme que les résultats sont « très nouveaux et passionnants ». Et il serait surpris si d’autres oiseaux en quête de nourriture n’utilisaient pas des codes-barres neuronaux similaires pour se rappeler où ils ont caché une graine spécifique. «L’utilisation de ces codes-barres pour représenter d’autres types d’événements importants concernant diverses espèces d’oiseaux, et peut-être d’autres animaux, semble probable», dit-il.
Chettih suppose que des processus neuronaux hippocampiques similaires pourraient se produire chez les mammifères, y compris les humains. L’observation de ces brefs modèles de codes-barres peut cependant s’avérer difficile chez d’autres animaux. Le comportement de dissimulation des graines des mésanges a permis de déterminer relativement facilement le moment où les oiseaux formaient activement de nouveaux souvenirs basés sur le lieu. Chez d’autres animaux, il peut être plus difficile de déterminer avec précision quand cela se produit. « Il serait difficile de voir le code-barres si vous ne saviez pas exactement quand et où le chercher », explique Chettih. «Il est possible qu’il existe dans d’autres organismes, mais il n’a pas encore été repéré.»
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