Les poissons peuvent-ils former un banc sans cerveau ? Pas entièrement, mais une nouvelle étude révèle qu'un circuit spinal étonnamment simple suffit à maintenir la synchronisation des poissons-zèbres, sans traitement cérébral complexe.
La recherche
Des chercheurs dirigés par Laurence Picton et ses collègues de l'Institut Karolinska en Suède, avec des collaborateurs de l'EPFL en Suisse, ont étudié les poissons-zèbres pour comprendre comment ces poissons coordonnent leurs mouvements en groupe. Publiée sur le serveur de prépublication arXiv, l'étude a utilisé l'électrophysiologie, l'imagerie calcique, l'optogénétique et l'analyse comportementale pour identifier un circuit sensorimoteur spinal spécifique.
Ils ont découvert que des neurones proprioceptifs intraspinaux détectent la courbure du corps du poisson et perçoivent également la courbure provoquée par les mouvements de l'eau des voisins (sillages tourbillonnaires). Cette information basée sur la courbure inhibe directement le réseau locomoteur, synchronisant le cycle de nage du poisson avec la phase de nage de ses voisins — un comportement appelé appariement de phase vortex.
En construisant un modèle neuromécanique et un robot physique, l'équipe a montré que cette unique boucle de rétroaction suffit à générer l'appariement de phase vortex et à réduire le coût énergétique de la nage. Lorsqu'ils ont perturbé le circuit chez des poissons vivants, les poissons sont devenus socialement découplés et le comportement de banc s'est effondré.
Pourquoi c'est important
Cette découverte remet en question l'hypothèse selon laquelle les comportements sociaux complexes nécessitent toujours un traitement cérébral de haut niveau. Elle montre que des mécanismes de bas niveau — simples boucles de rétroaction locales — peuvent conduire à l'émergence d'un comportement de groupe coordonné. Pour la cognition humaine, cela suggère que nombre de nos réponses automatiques et rapides sont gérées par des circuits neuronaux de bas niveau, libérant ainsi les zones cérébrales supérieures pour des pensées plus complexes. Comprendre ces circuits de base pourrait éclairer la conception de robots et d'IA qui se coordonnent sans contrôle centralisé, et offrir des indices sur l'évolution du comportement social.
Ce que vous pouvez faire
Bien que vous n'ayez pas de système spinal d'appariement de vortex, vous pouvez entraîner votre propre coordination et vos temps de réaction. Des activités comme la danse, les jeux vidéo ou la pratique d'un instrument de musique améliorent la synchronisation sensorimotrice — le même type de synchronisation que celle utilisée par les poissons. Stimulez votre cerveau avec des jeux de temps de réaction ou des exercices rythmiques pour garder vos circuits neuronaux affûtés.
Source : arXiv q-bio.NC
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