Les chercheurs ont identifié un interrupteur neuronal clé qui contrôle si les animaux fuient instinctivement une menace ou un gel en place. En comparant deux espèces de cerfs étroitement apparentées, ils ont constaté que ce commutateur est calibré par évolution pour correspondre à l'habitat de l'animal. Ce circuit neuronal est hypersensible chez les souris vivant dans des environnements densément végétalisés, provoquant une évasion instantanée, mais moins réactive dans leurs cousins en champ libre, qui sont plus susceptibles de geler. Ce faisant, l'équipe de recherche a révélé une manière importante dont l'évolution affiche le cerveau pour survivre.
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Fuir ou geler?
Dans la nature, la survie dépend de la bonne fraction de choix lorsque le danger frappe, et les circuits défensifs du cerveau sont construits pour exactement cette tâche. Pourtant, ce qui compte comme la «bonne» réponse dépend du paysage: dans les bois encombrés, le vol rapide dans le sous-bois peut vous sauver la vie; Sur les prairies exposées, la cachette immobile achète du temps. Comment l'évolution résout-elle ce puzzle?
Dans une nouvelle étude publiée dans Natureune équipe de recherche internationale de Belgique et des États-Unis a découvert un mécanisme élégant qui, en peaufinant la sensibilité d'un centre danger-réponse dans le cerveau, adapte le comportement à chaque environnement sans repenser l'ensemble du système.
MICE FORESSE Vs souris en champ libre
Lorsqu'une ombre d'un prédateur potentiel se profile au-dessus de la tête, les souris forestières (Peromyscus maniculatus) se précipiter pour la couverture, tandis que leurs cousins en plein champ (Peromyscus polionotus) Cyez en place. Les chercheurs ont décidé de localiser l'interrupteur cérébral qui définit ces instincts opposés.
Pour mesurer précisément le comportement d'échappement, nous avons présenté les deux types de souris avec des stimuli qui ressemblaient à un prédateur aérien dans un environnement contrôlé. Nous avons constaté que les souris en champ libre nécessitaient environ le double de l'intensité du stimulus pour déclencher l'évasion par rapport à leurs parents forestiers, indiquant une différence substantielle dans la façon dont ils ont traité le stimulus de la menace. «
Felix Baier, co-premier auteur et partie de l'équipe de recherche de Harvard
Un interrupteur dans le cerveau
En utilisant des enregistrements neuronaux de pointe avec des sondes de neuropixels et des techniques de manipulation, les chercheurs ont tracé ces différences comportementales à un centre de commandement central pour les actions d'évasion: le gris périaquéductal dorsal (DPAG), un groupe de neurones profondément dans le cerveau. « Nous avons été surpris de constater que l'évolution a agi dans une région centrale du cerveau, en aval de la perception sensorielle périphérique, car pour que l'évolution change un comportement, on a souvent pensé que le moyen le plus simple et le plus efficace serait de simplement changer les entrées sensorielles », explique Baier.
Les deux espèces perçoivent la menace imminente de manière identique comme en témoignent les réponses comparables le long du circuit de l'œil au DPAG lorsque les animaux ont vu le stimulus sans y réagir. Cependant, l'activation du DPAG différait considérablement dans le cas où les souris se sont échappées de la menace.
« Notre surveillance de l'activité neuronale a révélé un contraste frappant: chez les souris des cerfs forestiers, s'échapper d'une menace potentielle dans le ciel est activée par une commande instantanée de » run « dans le DPAG, alors que le DPAG de son cousin ouvert n'envoie pas de tels commandements. Co-pri-premier auteur et ancien postdoc au NERF (partie de l'IMEC, Ku Leuven et VIB), dirigeant désormais son propre groupe à Sissa, en Italie.
De plus, en utilisant des méthodes avancées qui permettent aux scientifiques d'activer ou de faire taire les régions cérébrales spécifiques, l'équipe a démontré une connexion causale. Les neurones DPAG stimulants artificiels chez les souris forestières les ont fait s'échapper même en l'absence de menace. À l'inverse, en utilisant des méthodes chimiques pour atténuer l'activité DPAG a augmenté leur seuil d'évasion, ce qui rend leur comportement plus comme celui de leurs cousins.
Flexibilité intégrée
L'étude met non seulement la lumière sur la façon dont les comportements instinctifs comme le gel ou la fuite sont contrôlés, mais souligne également la flexibilité de l'architecture interne du cerveau, expliquent les auteurs principaux du professeur Karl Farrow (IMEC, Ku Leuven, VIB) et le professeur Hopi Hoekstra (Harvard).
Farrow: « En comparant ces deux espèces apparentées, nous avons découvert un interrupteur qui équilibre le gel par rapport au vol, montrant comment la sélection naturelle a affiné le comportement sans recâbler les sens. »
Hoekstra: « Notre nouvelle découverte illustre un principe d'évolution fondamental: la sélection naturelle modifie souvent les circuits neuronaux existants plutôt que de construire des voies entièrement nouvelles. »
