Une étude révèle comment les poissons détectent les proies rapides
Les mécanismes de la partie du cerveau qui permet au poisson zèbre de traquer ses proies sont mis en lumière dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science. La recherche était partiellement financée par une subvention internationale sortante Marie Curie de l'UE. Les résultats mettent également en lumière la manière dont nous traitons certaines informations visuelles. «Nous sommes particulièrement sensibles aux objets en mouvement présentant un contraste élevé qui ne remplissent qu'un petit angle dans notre champ de vision», explique Ehud Isacoff du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'université de Californie à Berkeley, aux États-Unis. «Si vous vous tenez près d'une route très fréquentée et où filent les voitures, la coordination du contrôle de mouvement de vos yeux qui vous permet de ne regarder qu'une seule voiture, par exemple, est très importante.» De même, le poisson zèbre doit être en mesure de suivre de minuscules objets rapides qui constitueraient un excellent repas pour lui. Les poissons sont capables de réaliser cette tâche grâce à une structure cérébrale appelée le tectum (ou toit optique), centre qui reçoit les données optiques de l'oeil et les filtre avant d'envoyer des signaux aux parties du cerveau responsables du mouvement. Pour comprendre comment fonctionnait le tectum, les chercheurs ont génétiquement créé un modèle de poisson dans lequel les neurones du tectum optique s'illuminaient lorsqu'ils étaient activés. En ayant recours à la microscopie rapide, les chercheurs ont pu observer des neurones individuels clignoter lors de la transmission de signaux. Les chercheurs ont montré aux poissons des séquences présentant des petits bâtonnets noirs de la taille et ayant la vitesse des proies habituelles du poisson zèbre; une activité intense est déclenchée dans la partie de sortie du toit optique, alors que les signaux sont envoyés aux régions du cerveau impliquées dans les processus de prédation. Par contre, lorsque les poissons regardaient des séquences de flashs de lumière qui couvraient la majeure partie de leur champ visuel, les neurones de sortie du tectum n'étaient pas activés. «Nous avons identifié une différence dans la performance du tectum entre les informations visuelles qui couvrent la majeure partie du champ visuel comparées à un petit objet qui ne couvre qu'un petit angle», commente le professeur Isacoff. Le prochain défi pour l'équipe était de déterminer le fonctionnement du tectum. Cette structure est composée de deux couches. La couche supérieure, qui reçoit les informations provenant de la rétine, est constituée de neurones inhibiteurs et excitateurs. Lorsque la rétine détecte des objets de grande taille, un grand nombre de cellules de cette couche supérieure, dont les neurones inhibiteurs, sont activés. Ces neurones atténuent le signal pour que lorsqu'il arrive à la couche inférieure, la couche de sortie du tectum, son intensité soit moindre. «Cette affaiblissement est si important qu'il détruit le signal», explique le professeur Isacoff. Néanmoins, lorsqu'un petit objet traverse le champ visuel, peu de neurones inhibiteurs sont activés et le signal parvient à traverser le tectum sans subir d'inhibition. Et le professeur Isacoff d'ajouter: «Nous savons que les neurones inhibiteurs sont les acteurs principaux de ce processus car si nous interférons avec leur fonction, le poisson n'est tout simplement plus en mesure de chasser.» Les chercheurs font remarquer que le toit optique correspond au colliculus supérieur des mammifères. L'étude est ainsi pertinente pour notre compréhension de la manière dont les hommes détectent et suivent de petits objets.
Pays
États-Unis