Pour apprendre à communiquer, un bon professeur est essentiel. Prenez les diamants mandarins, par exemple. Les juvéniles de l’espèce apprennent des chansons directement d’un tuteur – généralement leur père – grâce à une interaction sociale qui les maintient motivés et concentrés sur la tâche. Les jeunes oiseaux qui entendent simplement les chansons via un haut-parleur, sans l’instruction individuelle du tuteur, ne les apprennent pas aussi bien.
Le fonctionnement exact de cette composante sociale de l’apprentissage de la chanson est depuis longtemps un mystère. Mais maintenant, des chercheurs de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) ont identifié le circuit cérébral qui le contrôle. Ils ont rapporté leurs découvertes dans Communication Nature.
« Cette étude est la première démonstration du circuit neuronal qui indique à ces animaux les informations entrantes auxquelles ils doivent prêter attention », déclare Yoko Yazaki-Sugiyama, professeur agrégé de l’unité des mécanismes neuronaux pour la période critique de l’OIST, qui a dirigé la recherche.
Dans la nature, les diamants mandarins sont entourés de nombreux sons, y compris les chants d’autres espèces d’oiseaux, explique le Dr Yazaki-Sugiyama. « Ce circuit est activé pour signaler que cette chanson, venant du tuteur, est importante et doit être mémorisée », dit-elle.
Il y a environ 20 ans, des scientifiques étudiant des bébés humains ont observé qu’eux aussi avaient besoin d’un guide personnel pour apprendre à reconnaître les phonèmes du langage. Ces scientifiques ont émis l’hypothèse que l’interaction sociale engageait l’attention des apprenants.
C’est assez logique – si nous sommes attentifs, nous apprenons mieux. Nous voulions comprendre, est-ce la même chose pour les oiseaux juvéniles ? »
Dr Jelena Katic, postdoc dans l’unité des mécanismes neuronaux pour la période critique et premier auteur de l’étude
Les chercheurs se sont concentrés sur une zone du cerveau appelée locus coeruleus (LC), qui est connue pour être impliquée dans l’attention et l’éveil. Les neurones de cette zone du cerveau projettent vers une région auditive d’ordre supérieur dans le cerveau appelée le nidopallium caudomédial (NCM). Des travaux antérieurs dans leur laboratoire ont suggéré que c’est là que les souvenirs d’un jeune de la chanson d’un tuteur se forment chez les diamants mandarins.
« Nous avons émis l’hypothèse que ce circuit LC-NCM pourrait être important, mais personne ne l’avait jamais examiné chez les juvéniles », explique le Dr Katic.
Pendant quelques jours, les chercheurs ont enregistré l’activité cérébrale dans ces deux zones dans des conditions différentes : premièrement, alors que le mineur, qui n’avait jamais entendu la chanson d’un tuteur auparavant, l’écoutait via un haut-parleur ; ensuite, pendant que le mineur interagissait avec le tuteur pendant qu’il le chantait; et enfin, en écoutant encore une fois la chanson du tuteur à travers le haut-parleur.
Les deux régions du cerveau ont répondu plus fortement lorsque le tuteur a chanté que lorsque les jeunes ont entendu l’enregistrement au préalable. Fait intéressant, entendre le tuteur chanter améliore également la réponse du mineur à l’enregistrement par la suite. Le déclenchement des neurones NCM était verrouillé dans le temps sur des syllabes spécifiques de la chanson du tuteur, suggérant que ces neurones enregistraient les informations auditives. Mais les neurones LC étaient constamment actifs pendant que le tuteur chantait, suggérant qu’ils répondaient davantage à la communication vocale elle-même qu’aux notes spécifiques qu’il émettait.
Et si les chercheurs ont inactivé les neurones se projetant du LC vers le NCM lorsque le tuteur chantait avec interaction sociale, les juvéniles étaient incapables de copier avec précision sa chanson.
« Imaginez que les neurones NCM reçoivent plusieurs entrées de différentes régions du cerveau, y compris certaines de zones auditives qui transmettent les notes et les modèles prosodiques de la chanson », explique Katic. « Mais LC transmet un autre type d’informations – le contexte social identifiant que la chanson est importante », explique le Dr Katic.
Les chercheurs ne savent pas encore quels indices les mineurs utilisent pour saisir ce contexte social. Mais ils spéculent que ce circuit peut être particulièrement important au début du développement, lorsqu’un jeune forme ses souvenirs de chansons. « Si les souvenirs sont mal formés, l’oiseau ne réussira pas à les copier vocalement plus tard », dit-elle.
Les scientifiques continuent d’étudier le fonctionnement de ce circuit d’apprentissage social – par exemple, quels produits chimiques il utilise et quel type d’informations les neurones LC capturent pour évaluer l’importance de ce qu’un diamant mandarin entend. Ils explorent également les types d’indices émis par les juvéniles qui pourraient encourager le tuteur à leur enseigner. « Cet échange entre le mineur et le tuteur est bidirectionnel », explique le professeur Yazaki-Sugiyama.
