Comment le cerveau coordonne le mouvement chez les animaux

Les animaux sont super doués pour utiliser leur corps afin d'obtenir ce qu'ils veulent, comme de la nourriture ou de l'eau. Ils doivent coordonner plein de mouvements différents pour atteindre leurs objectifs. Par exemple, quand des rongeurs ou des singes veulent manger quelque chose, ils tendent les bras, attrapent la nourriture et la portent à leur bouche. Tout ça se fait de manière fluide, avec leurs sens qui les aident en cours de route.

La plupart d'entre nous savent que des comportements comme tendre la main et manger impliquent beaucoup plus que de balancer nos bras dans tous les sens. Il y a des décennies, un gars intelligent nommé Lashley a souligné que les mouvements sont organisés et se produisent dans un ordre particulier. Mais comment le cerveau fait-il tout ça ? C’est encore un mystère.

#Comment les mouvements sont contrôlés

On sait que le cerveau a des zones spéciales qui nous aident avec ces actions. Quand tu tends la main, attrapes et lèches, différentes parties de ton cerveau travaillent dur. Il semble que ces mouvements ne se produisent pas au hasard ; ils suivent un plan précis. Le cerveau intègre des signaux du corps avec des retours des sens pour ajuster ce que tu fais.

Une zone du cerveau qui aide à gérer les mouvements est le CORTEX cérébral. Cette zone est constituée de différentes parties qui s'occupent de tâches différentes. Certaines parties aident à planifier les mouvements, tandis que d'autres sont connectées à des parties inférieures du cerveau qui gèrent des actions plus basiques. Des recherches ont montré que différentes parties du cortex contrôlent des actions différentes comme tendre la main ou lécher. Mais comment ces circuits cérébraux fonctionnent ensemble pour coordonner des comportements complexes, c'est encore quelque chose que les scientifiques essaient de comprendre.

#Les connexions entre le cerveau et le mouvement

Dans le cortex, il y a différents types de Neurones (ou cellules cérébrales) avec des rôles uniques. Certains neurones aident à connecter des parties du cortex entre elles, tandis que d'autres envoient des signaux vers des zones plus profondes du cerveau et de la moelle épinière.

Parmi les neurones, deux groupes importants se distinguent : un qui envoie des infos dans tout le cerveau et un autre qui parle directement au thalamus, le centre de relais du cerveau. Le thalamus aide à mélanger différents types d'infos venant des sens et de l'état du corps. Il joue un rôle crucial dans la façon dont le cerveau comprend et réagit à ce qui se passe.

#La recherche et ses résultats

Pour approfondir comment les mouvements sont coordonnés, des scientifiques ont combiné des outils comme l'analyse comportementale, l'imagerie et l'optogénétique (qui sert à contrôler des neurones avec de la lumière) pour étudier un comportement spécifique : la tâche d'atteindre-et-retirer-pour-boire (RWD). Dans cette tâche, on entraîne des souris à utiliser leur sens de l'odorat et du toucher pour trouver et boire de l'eau d'un robinet placé à divers endroits.

Ils ont découvert que le cortex moteur secondaire (MOs-c) était un acteur clé pour aider les souris à compléter la tâche RWD. MOs-c coordonne la séquence des mouvements nécessaires pour atteindre, retirer et boire du robinet. Deux types principaux de neurones ont été identifiés comme importants : un qui aide à atteindre et un autre qui soutient les phases de retrait et de boisson.

#Les phases de la boisson

Décomposons la tâche RWD en ses parties :

1. Atteindre : La souris lève sa main avec ses doigts repliés et la dirige vers le robinet d'eau.
2. Retirer : Après avoir attrapé l'eau, la souris ramène sa main à sa bouche.
3. Consommer : Enfin, elle ouvre sa bouche et utilise sa langue pour lécher l'eau.

Étonnamment, le timing de ces mouvements varie à chaque fois. Les chercheurs ont même observé combien de temps prenait chaque partie et ont découvert que les souris étaient plutôt rapides, ajustant leurs mouvements selon l'endroit où le robinet était placé.

#Comprendre le rôle du cerveau

Les scientifiques ont ensuite examiné différentes parties du cortex pour voir comment elles contribuaient à la tâche RWD. En utilisant une méthode astucieuse appelée imagerie du calcium, ils pouvaient voir quelles parties du cerveau étaient actives durant chaque phase de la tâche. Ils ont découvert que la zone MOs-c était fortement impliquée.

Quand ils ont inhibé cette zone, les souris avaient du mal à terminer la tâche RWD. C'était significatif car cela montrait que MOs-c était crucial non seulement pour tendre la main, mais aussi pour coordonner les mouvements de la bouche et de la main.

#Les canaux de sortie du cerveau

Les chercheurs ont également découvert que la zone MOs-c utilise différents canaux pour communiquer avec le reste du cerveau. Un ensemble de neurones aide à envoyer des instructions aux zones inférieures du cerveau qui contrôlent le mouvement, tandis que l'autre ensemble influence le thalamus et aide à ajuster les actions.

En particulier, les neurones corticothalamiques (CTTle4) avaient un rôle intéressant. Ils continuaient à s'activer à un rythme constant durant les différentes phases de la tâche de boisson, montrant qu'ils aidaient à maintenir la coordination entre les mouvements de la main et de la bouche.

#Comment les différents neurones fonctionnent

Pour comprendre comment les différents types de neurones dans MOs-c fonctionnent, les chercheurs ont marqué des types spécifiques de neurones et enregistré leurs activités durant la tâche. Ils ont noté que les neurones de la voie pyramidal (PTFezf2) avaient des modèles de tir différents par rapport aux neurones corticothalamiques. Les neurones PT étaient plus actifs durant la phase d'atteinte, tandis que les neurones CTT augmentaient durant les phases de retrait et de boisson.

Ces résultats ont suggéré que, bien que les deux types de neurones soient importants, ils avaient leurs spécialités. L'un était plus axé sur l'exécution de l'atteinte, tandis que l'autre soutenait les actions en cours durant le retrait et la boisson.

#L'importance du thalamus

Le thalamus a un rôle spécial dans tout ce processus. Il reçoit des infos non seulement du cortex mais aussi de diverses autres zones du cerveau. Ça veut dire qu'il peut mélanger différents types d'infos sur le mouvement et la perception, aidant le cortex à prendre de meilleures décisions sur ce qu'il faut faire ensuite.

Quand les chercheurs ont perturbé l'activité thalamique durant la tâche, ils ont remarqué que les souris avaient du mal à compléter la séquence RWD. C'était une forte indication que le thalamus était vital pour la progression et la coordination des actions durant la tâche.

#La boucle de communication

L'étude a révélé une boucle de communication fascinante entre la zone MOs-c et le thalamus. La zone MOs-c envoie des signaux au thalamus, qui reçoit des infos sensorielles et motrices de diverses sources. Ces infos thalamiques bouclent ensuite vers le cortex, permettant au cerveau d'ajuster les actions.

Le MOs-c envoie des entrées spécifiques au thalamus, qui à son tour influence leur sortie vers d'autres zones corticales. Cette interaction continue permet une meilleure coordination du mouvement et une intégration sensorielle, aidant les souris à réaliser la tâche RWD sans accrocs.

#Conclusion

En résumé, l’étude a montré que le cortex moteur secondaire est essentiel pour coordonner des mouvements complexes, comme atteindre et boire. L’interaction entre différents types de neurones, surtout entre MOs-c et le thalamus, aide les animaux à exécuter des comportements habiles. Les résultats soulignent à quel point la communication dans le cerveau est importante pour nos actions quotidiennes, et ils éclairent les mécanismes sous-jacents qui rendent ces actions possibles.

Bien qu'on n'ait fait que gratter la surface, il est clair que comprendre ces chemins peut offrir un aperçu des mouvements normaux et des troubles qui affectent la coordination motrice. Et qui sait ? Peut-être qu'un jour, on comprendra pourquoi nos animaux de compagnie nous regardent parfois de manière bizarre quand on essaie de les entraîner. En attendant, levons un verre aux merveilles du mouvement animal !