Les oiseaux surmontent des lésions cérébrales pour chanter à nouveau
Chaque année, plus de 795 000 personnes sont victimes d’un accident vasculaire cérébral, entraînant souvent des lésions cérébrales qui altèrent leur capacité à parler, à marcher ou à effectuer des tâches. Heureusement, dans de nombreux cas, ces capacités peuvent être retrouvées grâce à la physiothérapie. Avec de la pratique, notre cerveau possède des capacités remarquables à se recâbler et à se réparer après un dommage.
Des chercheurs du laboratoire de Carlos Lois, professeur-chercheur en biologie à Caltech, utilisent de petits oiseaux appelés diamants mandarins pour étudier comment le cerveau se recâble pour retrouver ses fonctionnalités essentielles après un dommage. Dans une nouvelle étude, ils découvrent que les diamants mandarins peuvent réacquérir la capacité de chanter après des lésions cérébrales similaires à celles subies par les victimes d'un accident vasculaire cérébral, mais sans pratique.
“Imaginez un pianiste qui souffre d'une sorte de lésion cérébrale et est incapable de jouer du piano”, dit Lois. “Mais un jour, ils se réveillent et peuvent soudainement jouer à nouveau. D'une manière ou d'une autre, leur cerveau a pu se recâbler et accéder à la capacité de jouer sans aucune pratique. C'est ce que nous avons trouvé chez les oiseaux chanteurs.”
La nouvelle étude s'intitule « Restauration non supervisée d'un comportement appris complexe après une perturbation neuronale à grande échelle » et a été publiée dans la revue Neurosciences naturelles le 29 avril.
Les diamants mandarins ne naissent pas avec leurs chants individuels uniques ; ils apprennent leur chanson en écoutant leur père chanter, et ils continuent de chanter cette même chanson toute leur vie. Bien qu’ils aient une prédisposition innée à apprendre des chants, les diamants mandarins n’apprendront pas le chant d’une autre espèce, même s’ils l’entendent lorsqu’ils sont un jeune oiseau. En d’autres termes, le cerveau du pinson est programmé pour prêter attention et copier un ensemble de sons spécifiques à une espèce particulière.
La nouvelle étude a examiné des pinsons mâles adultes qui avaient déjà appris leurs propres chansons. Les chercheurs se sont concentrés sur la région du cerveau qui code la capacité de chanter, appelée centre vocal aigu, ou HVC. Cette zone est essentielle à la production de son chant par l'oiseau, car elle contrôle les syllabes du chant et l'ordre dans lequel elles sont produites. Dans l'étude, l'équipe a génétiquement réduit au silence environ 70 % des neurones du HVC, laissant tous les autres neurones dans le champ de l'oiseau. cerveau intact. Lorsque les animaux essayaient de chanter, leurs chants étaient dramatiquement dégradés et ne ressemblaient en rien à l’original.
Une fois qu’il a été confirmé que le chant était complètement dégradé, les oiseaux sont restés silencieux pendant 10 jours. Passé ce délai, les diamants mandarins ont été autorisés à chanter à nouveau, et ils ont soudainement retrouvé la capacité de chanter leurs chansons correctement, comme si de rien n'était. Il est important de noter que pendant la période de silence, les oiseaux n'entendaient aucun autre chant ou son, ce qui signifie qu'ils ne réapprenaient pas une chanson. Au contraire, les oiseaux étaient capables de recâbler leur propre cerveau pour pouvoir accéder à la mémoire de leur chanson originale. en utilisant uniquement les 30 % restants des neurones du HVC.
Les chercheurs émettent l’hypothèse que même si les animaux ne chantaient pas lorsqu’ils étaient éveillés, ils « rêvaient » leurs chansons pendant leur sommeil, permettant ainsi à leur cerveau de se recâbler. De la même manière que nos rêves imitent nos expériences lorsque nous sommes éveillés, le cerveau des oiseaux fait également l'expérience d'une « relecture du sommeil ». L’équipe émet l’hypothèse que le cerveau se répare essentiellement au cours de cette activité dite hors ligne.
Ensuite, les chercheurs visent à imager l’activité cérébrale des pinsons suite à la lésion génétique pendant que les oiseaux dorment. Cela permettra à l'équipe d'observer les schémas d'activité neuronale dans le HVC et de déterminer si la région se recâble pendant le sommeil.
La nature immuable des chants des diamants mandarins sur de longues périodes en fait un système modèle puissant pour comprendre comment le cerveau produit un comportement. Parce que la chanson est identique à chaque fois qu’ils la chantent, les chercheurs peuvent identifier des corrélations précises entre l’activité cérébrale et le comportement, et détecter d’infimes différences. D'autres systèmes modèles, tels que les souris, présentent des comportements beaucoup plus variés (par exemple, une souris ne navigue pas toujours exactement de la même manière dans un labyrinthe).
De nombreuses questions demeurent sur le cerveau, auxquelles Lois espère répondre en prenant pour modèle les pinsons.
“La chanson originale est stockée quelque part dans le cerveau, et les animaux parviennent d'une manière ou d'une autre à y accéder et à utiliser cette information pour se reconnecter”, explique Lois. “Personne ne sait vraiment comment nous stockons les souvenirs dans le cerveau ni comment nous y accédons. Il y a tellement de choses encore totalement inconnues sur le fonctionnement du cerveau.”
