Les neuroscientifiques étudient comment le cerveau contrôle la voix

Les chauves-souris sont célèbres pour leur navigation basée sur le sonar. Ils utilisent leur audition extrêmement sensible pour l'orientation, émettant des bruits d'ultrasons et recevant une image de leur environnement basée sur l'écho. Chauve-souris à queue courte de Seba (Carollia perspicillata), par exemple, trouve les fruits qui sont sa nourriture préférée en utilisant ce système d'écholocation. Dans le même temps, les chauves-souris utilisent également leur voix dans une gamme de fréquences quelque peu plus profonde pour communiquer avec les autres membres de leur espèce. Les chauves-souris à queue courte de Seba utilisent une gamme vocale à cette fin qui ne se trouve autrement que chez les oiseaux chanteurs et les humains. Comme les humains, ils produisent du son à travers le larynx.

Avec son équipe, le neuroscientifique Julio C. Hechavarria de l'Institut de biologie cellulaire et de neurosciences de l'Université Goethe a étudié l'activité cérébrale précédant la vocalisation chez les chauves-souris à queue courte de Seba. Les scientifiques ont pu identifier un groupe de cellules nerveuses qui créent un circuit du lobe frontal au corps strié à l'intérieur du cerveau. Lorsque ce circuit neuronal déclenche des signaux rythmiques, la chauve-souris émet une vocalisation environ une demi-seconde plus tard. Le type de rythme semblait déterminer si les chauves-souris étaient sur le point de prononcer des vocalisations d'écholocation ou de communication.

Comme il est presque impossible de faire une prédiction en moins d'une demi-seconde, les chercheurs de Francfort ont formé un ordinateur pour tester leur hypothèse: l'ordinateur a analysé séparément les sons enregistrés et le rythme neuronal et a tenté de faire des pronostics en utilisant les différents rythmes. Le résultat: dans ses prédictions d'écholocation par rapport aux vocalisations de communication, l'ordinateur était correct environ 80% du temps. Les prévisions étaient particulièrement précises lors de l'examen des signaux du lobe frontal, une zone qui, chez l'homme, a été liée à la planification d'actions, entre autres fonctions.

Les scientifiques de Francfort affirment que les rythmes qu'ils ont observés dans le cerveau des chauves-souris sont similaires aux rythmes neuronaux souvent enregistrés à partir du cuir chevelu humain, et ont conclu que les rythmes cérébraux pouvaient être liés à la production sonore chez les mammifères en général.

Julio Hechavarria:

Depuis plus de 50 ans, les chauves-souris servent de modèle animal pour étudier comment le cerveau traite les stimuli auditifs et comment le langage humain se développe. Pour la première fois, nous avons pu montrer comment les régions cérébrales éloignées des chauves-souris communiquent entre elles pendant la vocalisation. Dans le même temps, nous savons que les réseaux cérébraux correspondants sont altérés chez les personnes qui, par exemple, bégaient à la suite de la maladie de Parkinson ou émettent des bruits involontaires dus au syndrome de Tourette. Nous espérons donc qu'en poursuivant l'étude du comportement vocal des chauves-souris, nous pourrons contribuer à une meilleure compréhension de ces maladies humaines. «