Un poisson-zèbre révèle ses prises de décision en réalité virtuelle
Le mécanisme de prévision de l’avenir fait partie intégrante de la prise de décision aussi bien chez les poissons que chez les humains. Afin de mieux connaître les processus cérébraux intervenant dans ce mécanisme, des scientifiques du RIKEN Center for Brain Science et des collaborateurs au Japon ont réalisé une expérience. Elle a permis de mettre en évidence des neurones particuliers dans le cerveau jouant un rôle dans la prévision de l’avenir.
L’expérience a nécessité un poisson-zèbre, un aquarium ainsi que la technologie de réalité virtuelle. D’après l’étude, les neurones découverts par les scientifiques permettent au poisson d’éviter les risques et de créer une « carte des dangers » lui permettant de s’échapper.
Le choix du poisson-zèbre pour cette expérience s’est effectué en fonction de quelques facteurs. En réalité, la petite taille du poisson-zèbre ainsi que sa transparence facilitent l’enregistrement de son activité cérébrale.
Toute une population de neurones impliquée
Afin de mieux cerner les mouvements du poisson, les mouvements de sa queue ont été enregistrés en temps réel, puis projetés pour lui donner l’impression de nager. Le poisson a ensuite eu le choix entre des zones de réalité virtuelle rouges et bleues. À lui d’associer chaque couleur à une situation de danger ou de sécurité. Les scientifiques ont constaté que pendant que le poisson évitait le danger, son activité cérébrale dans le télencéphale a évolué.
Les neurones représentant l’erreur de prédiction ont été ainsi découverts. Concrètement, des populations actives de neurones sont apparues à chaque fois que les poissons associaient l’environnement virtuel bleu à du danger et la zone rouge à la sécurité. Après inversion expérimentale de ce choix, ces neurones ont été désactivés. Il en a été conclu que les neurones codifiaient probablement une règle comportementale.
Pour élucider le mécanisme, les scientifiques ont modifié l’espace de réalité virtuelle du poisson. Ils ont retouché le paysage de manière à ce qu’il ne change pas en fonction des mouvements de la queue du poisson. Par exemple, le fait d’essayer de nager vers l’avant ne faisait pas reculer la vue. Ils ont pu mettre en évidence un groupe de neurones actifs uniquement lorsque les actions menées par le poisson ne donnaient pas le résultat attendu.
Un pas de plus vers la compréhension du fonctionnement du cerveau
Des résultats obtenus durant l’expérience, les scientifiques ont conclu que le télencéphale du poisson-zèbre correspond à la zone du cerveau concernée par le mécanisme de prévision. Cette zone correspond au cortex cérébral chez d’autres mammifères tels que l’homme. C’est à ce niveau que toute une population de neurones intègre les messages nerveux reçus de l’environnement extérieur pour prévoir l’avenir et prendre des décisions.
« Nous savons maintenant comment ces prédictions sont comparées à ce que les animaux rencontrent réellement dans le monde, et quelles parties du cerveau du poisson-zèbre dirigent la prise de décision qui s’ensuit. »
Hitoshi Okamoto, Chef de l’équipe de recherche
