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Flexibilité comportementale: mécanisme du cerveau élucidé
L’être humain et les animaux ont une capacité d’adaptation extraordinaire à un nouvel environnement. La pandémie du coronavirus l’a une fois de plus montré. La majorité des gens a pris l’habitude de saluer sans poignée de main, de porter un masque dans les transports en commun et d’éternuer dans son coude. Cependant, avoir la capacité à renoncer à une habitude et à en acquérir une nouvelle n’est pas une nécessité uniquement dans les situations d’urgence. Quels sont les processus biologiques à l’œuvre dans l’acquisition de nouveaux comportements ? Il est établi que le fondement de cette capacité est la plasticité neuronale. Mais les chercheurs ont encore beaucoup de questions à élucider sur les mécanismes sous-jacents.
Un groupe de chercheurs dirigé par Fritjof Helmchen, professeur de neurosciences à l’Université de Zurich, a réussi à en savoir plus en menant une expérience avec des souris. Les chercheurs ont simulé un processus d’apprentissage dans des conditions contrôlées et analysé la fonction des différentes cellules nerveuses dans les zones concernées du cerveau à l’aide de techniques de biologie moléculaire et de procédés d’imagerie. Dans un premier temps, les souris ont été dressées à un comportement spécifique. Lors de la deuxième phase de l’expérience, elles ont dû en apprendre un nouveau. Les analyses effectuées ont démontré qu’un groupe de cellules du cortex orbitofrontal est particulièrement actif durant le processus de réapprentissage. Ces cellules sont munies de longs prolongements, s’étendant jusqu’à la zone des cellules nerveuses qui traitent les stimulations tactiles. Dans cette zone, les cellules ont d’abord reproduit l’ancien modèle d’activité. Une partie d’entre elles s’est toutefois ensuite adaptée à la nouvelle situation. Lorsque les cellules concernées du cortex orbitofrontal sont désactivées, le réapprentissage ne fonctionne pas et aucune adaptation de l’activité des cellules nerveuses de la zone sensorielle n’est observée. « Nous avons pu démontrer l’existence d’un lien direct entre le cortex orbitofrontal et les zones sensorielles du cerveau, et prouver que la polarité d’une partie des cellules nerveuses y est inversée », écrit Fritjof Helmchen.
Le neuroscientifique poursuit : « La plasticité de ces cellules et l’instruction émise par l’instance supérieure du cortex orbitofrontal semblent déterminantes pour notre flexibilité comportementale et notre capacité d’adaptation à de nouvelles situations. » Les chercheurs estiment que des processus comparables se déroulent dans le cerveau humain. Si tel est le cas, leurs résultats pourraient contribuer à une meilleure compréhension des maladies psychiques caractérisées par une perturbation de la flexibilité comportementale, comme certaines formes d’autisme et de schizophrénie.
Banerjee, A., Parente, G., Teutsch, J., Lewis, C., Voigt, F. & Helmchen, F. (2020). Value-guided remapping of sensory cortex by lateral orbitofrontal cortex. Nature, 585, 245–250. doi: 10.1038/s41586-020-2704-z