Nouvelle recherche publiée dans Current Biology met en lumière la façon dont les animaux créent et maintiennent des cartes spatiales internes basées sur leur environnement.
L'étude, dirigée par le Dr Guifen Chen de l'Université Queen Mary de Londres, se penche sur le cerveau de souris naviguant dans un environnement de réalité virtuelle (RV) bidimensionnelle, révélant l'importance surprenante de repères visuels spécifiques pour la création et la maintenance de cartes spatiales. Elle révèle que des signaux visuels spécifiques – dans ce cas, des murs surélevés – sont cruciaux pour stabiliser les neurones responsables de la navigation spatiale dans la réalité virtuelle (VR).
"Nos résultats constituent une avancée significative dans la compréhension de la nature précise des informations sensorielles utilisées par les animaux pour la détection des limites", explique le Dr Chen. "Ils soulignent non seulement l'importance des limites élevées dans la construction de cartes spatiales, mais révèlent également la capacité remarquable du cerveau à déduire des limites à partir d'une inadéquation sensorimotrice, même lorsqu'elles ne sont pas directement visibles."
L'équipe de recherche a mené une expérience fascinante en utilisant des techniques de réalité virtuelle. Les souris naviguaient dans un environnement virtuel bidimensionnel, tandis que l'activité neuronale était surveillée. Plus précisément, l'étude se concentre sur l'activité des neurones essentiels à la navigation :des cellules de lieu, qui se déclenchent lorsque l'animal se trouve dans un emplacement spécifique, et des cellules de grille, qui forment une carte de l'environnement en forme de grille hexagonale.
Cet environnement VR était un monde bidimensionnel qui pouvait être manipulé pour inclure ou exclure divers éléments visuels. En surveillant l'activité de ces neurones, les scientifiques ont pu observer comment les cartes spatiales des souris étaient mises à jour en réponse à la manipulation dans le monde VR.
La découverte la plus frappante concernait le rôle des limites visuelles. Lorsque l'environnement VR comprenait des murs surélevés, les cellules de place et les cellules de grille dans le cerveau des souris se déclenchaient de manière cohérente, indiquant des cartes spatiales stables.
Cependant, la suppression de ces murs a rendu les schémas de déclenchement de ces cellules irréguliers, démontrant une perturbation de la capacité des animaux à se déplacer. Il est intéressant de noter que la suppression des signaux du sol de l’environnement VR n’a eu aucun impact significatif. Cela suggère que la forme spécifique des signaux visuels joue un rôle crucial dans la façon dont les animaux construisent et maintiennent leurs cartes internes.
Le Dr Chen a travaillé avec Xiuting Yang, titulaire d'un doctorat. étudiante dans son laboratoire à la School of Biological and Behavioral Sciences de l'Université Queen Mary de Londres, ainsi que le professeur Francesca Cacucci, le professeur Neil Burgess et le Dr Tom Wills de l'UCL sur cet article.
L'équipe de recherche estime que ces résultats ont des implications plus larges pour comprendre la navigation dans le monde réel.
"Nos résultats suggèrent que la limite élevée, et non plate, joue un rôle crucial dans la façon dont les animaux maintiennent les cartes spatiales", explique le Dr Chen. "Cela peut expliquer pourquoi, par exemple, les jeunes enfants ont du mal à utiliser les contours plats des formes pour s'orienter dans l'espace."
Cette étude ouvre la porte à de nouvelles recherches sur l’interaction complexe entre les informations sensorielles, la mémoire spatiale et la navigation. Cela pourrait ouvrir la voie à des progrès dans des domaines allant du développement de la robotique et de la réalité virtuelle à une compréhension plus approfondie des troubles de la navigation spatiale.
Plus d'informations : Xiuting Yang et al, Les repères visuels des limites suffisent pour ancrer les cellules de lieu et de grille dans la réalité virtuelle, Current Biology (2024). DOI :10.1016/j.cub.2024.04.026
Informations sur le journal : Biologie actuelle
Fourni par Queen Mary, Université de Londres
