Dans la tête des souris : Les cellules du cerveau à l'œuvre
Découvre comment des cellules cérébrales spéciales aident les souris à naviguer et à prédire leurs mouvements.
Dóra Éva Csordás, Johannes Nagele, Martin Stemmler, Andreas V. M. Herz
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Table des matières
- Qu'est-ce que ces cellules spéciales?
- Cellules de Lieu
- Cellules de Direction de Tête
- Cellules de Grille
- La Surprise de l'Anticipation
- Comment les chercheurs étudient cela?
- L'Expérience
- Le Mystère des Changements
- Le Timing des Mouvements
- La Vitesse, ça compte!
- La Taille des Champs d'Activation
- Un Puzzle d'Informations
- Le Rôle de la Direction du mouvement
- Cellules de Direction vs. Cellules de Lieu
- Deux Côtés de la Même Pièce
- L'Avenir de la Recherche
- Conclusion
- Source originale
Les souris sont comme des petits explorateurs, toujours en mouvement. Elles utilisent des cellules spéciales dans leur cerveau pour comprendre où elles sont et où elles vont. Ces cellules incluent des Cellules de lieu, des Cellules de direction de tête et des Cellules de grille. Chaque type a un rôle dans l'aide à la navigation des souris, un peu comme un GPS pour nous aider à trouver notre chemin.
Qu'est-ce que ces cellules spéciales?
Cellules de Lieu
Les cellules de lieu se trouvent dans une partie du cerveau appelée hippocampe. Elles s'activent quand une souris est à un endroit précis. Pense à elles comme à une carte du monde de la souris.
Cellules de Direction de Tête
Les cellules de direction de tête aident une souris à savoir dans quelle direction elle fait face. Elles sont comme une boussole, indiquant le nord, le sud, l'est ou l'ouest.
Cellules de Grille
Les cellules de grille sont intéressantes car elles s'activent quand une souris est à certains endroits, formant un motif en grille. Elles aident la souris à comprendre la distance et la direction dans un espace en deux dimensions, aidant le petit animal à se déplacer.
La Surprise de l'Anticipation
Les chercheurs ont découvert quelque chose de surprenant sur le fonctionnement de ces cellules. Au lieu de juste dire à une souris où elle est, elles semblent aussi prédire où la souris va. Par exemple, les cellules de direction de tête peuvent anticiper où la souris va regarder jusqu'à 95 millisecondes dans le futur ! C'est comme avoir un petit voyant dans la tête.
Comment les chercheurs étudient cela?
Pour étudier cela, les chercheurs ont utilisé des caméras vidéo et des capteurs placés sur des souris pour suivre leurs mouvements pendant qu'elles explorent une arène carrée. En examinant comment les cellules s'activaient par rapport à leurs mouvements, les scientifiques pouvaient en apprendre plus sur le fonctionnement de ces cellules cérébrales.
L'Expérience
Les chercheurs ont suivi 522 cellules de souris mâles, les classant en catégories selon leurs motifs d'activation. Ils voulaient voir s'ils pouvaient comprendre comment ces cellules travailleraient ensemble et si elles pouvaient prédire les mouvements futurs d'une souris.
Le Mystère des Changements
En analysant les données, les chercheurs ont remarqué qu'il y avait des changements dans la manière dont ces cellules s'activaient. Si une souris se dirigeait vers un endroit, les cellules de lieu s'activeraient, mais le moment et la position de l'activation étaient cruciaux. Si les chercheurs déplaçaient le moment des pics en avant ou en arrière, ils pouvaient changer la façon dont les cellules réagissaient.
Le Timing des Mouvements
Les chercheurs ont aussi expérimenté en augmentant ou diminuant les temps d’activation des cellules. Cela les a aidés à comprendre si les cellules prédisaient des positions futures ou réagissaient à des positions actuelles. Ils ont découvert que certaines cellules étaient plus actives quand les souris se dirigeaient vers un objectif plutôt que de s'en éloigner.
La Vitesse, ça compte!
Étonnamment, la vitesse à laquelle une souris courait jouait aussi un rôle. Les souris avaient tendance à mieux anticiper leurs mouvements quand elles couraient plus vite. C'est un peu comme quand on attrape rapidement un en-cas dans le frigo quand on est en retard au lieu de prendre son temps.
La Taille des Champs d'Activation
Les chercheurs ont aussi regardé les "champs d'activation", ou les zones où ces cellules s'activaient. Ils ont découvert que la taille de ces champs pouvait être manipulée en déplaçant le moment ou la position des pics.
Un Puzzle d'Informations
Essayer de rassembler toutes les informations sur le fonctionnement de ces cellules ressemblait beaucoup à résoudre un puzzle. Ils devaient considérer différents angles, la direction vers laquelle les souris faisaient face, et si elles se dirigeaient vers ou loin d'un objectif.
Direction du mouvement
Le Rôle de laUn aspect étudié était de savoir comment la direction dans laquelle la souris se déplaçait influençait l'activation. Les souris avaient tendance à être plus engagées quand elles se dirigeaient vers de la nourriture ou d'autres cibles, un peu comme nous pourrions être plus alertes en voyant un buffet de desserts !
Cellules de Direction vs. Cellules de Lieu
Les chercheurs devaient considérer si les cellules de direction de tête ou les cellules de lieu étaient plus significatives pour prédire les mouvements. Alors que les cellules de lieu sont liées à des endroits spécifiques, les cellules de direction de tête aidaient la souris à savoir son orientation.
Deux Côtés de la Même Pièce
En analysant les résultats, les chercheurs ont réalisé que les aspects spatiaux et temporels jouaient un rôle dans le fonctionnement de ces cellules. Donc, ce n'était pas seulement une question d'où se trouvait une souris, mais aussi de prédire où elle serait.
L'Avenir de la Recherche
Alors que les chercheurs continuent leur travail, ils espèrent en apprendre plus sur le fonctionnement de ces cellules cérébrales et comment elles permettent aux souris de naviguer. Avec des études futures, nous pourrions en apprendre encore plus sur nos amis à fourrure et leur puissance cérébrale !
Conclusion
Le monde des cerveaux de souris est un endroit compliqué rempli de petites cellules qui les aident dans leurs aventures quotidiennes. Comprendre comment elles fonctionnent aide les chercheurs à apprendre non seulement sur les souris, mais aussi sur des questions plus larges sur comment nous percevons et réagissons tous à notre environnement. Qui aurait cru que de petits cerveaux pouvaient contenir de si grands mystères ?
Source originale
Titre: Grid cells anticipate the animal's future movement
Résumé: Grid cells in the rodent medial entorhinal cortex preferentially fire spikes when the animal is within certain regions of space. When experimental data are averaged over time, spatial firing fields become apparent. If these firing fields represented only the current position of the animal, a grid cells firing should not depend on whether the animal is running into or out of a firing field. Yet many grid cells are sensitive to the animals direction of motion relative to the firing-field center. Such apparent egocentric "inbound-outbound tuning" could be a sign of prospective encoding of future position, but it is unclear whether grid cells code ahead in space or in time. To investigate this question, we decided to undo the inbound-outbound modulation by shifting all spikes within a given firing field by a fixed distance in space or in time. For grid-cell data recorded in mice, optimizing in space requires a forward shift of around 2.5 cm, whereas optimizing in time yielded a forward shift of about 170 ms. In either case the firing-field sizes decrease. Minimizing just the field size yields somewhat smaller shifts (roughly 1.8 cm and around 115 ms ahead). Jointly optimizing along the temporal and spatial dimension reveals a continuum of flat inbound-outbound tuning curves and a shallow minimum for field sizes, located at about 2.3 cm and 35 ms. These findings call into question a purely spatial or purely temporal interpretation of grid-cell firing fields and inbound-outbound tuning.
Auteurs: Dóra Éva Csordás, Johannes Nagele, Martin Stemmler, Andreas V. M. Herz
Dernière mise à jour: 2024-12-10 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.05.627046
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.05.627046.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.
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