Huit ans de travail. Une collaboration entre le Laboratoire de Neuroéthologie des Primates Non Humains du Département de Médecine et Chirurgie de l'Université de Parme, dirigé par Luca Bonini, et une équipe de l'Institut de Biorobotique de l'École Sant'Anna de Pise, coordonnée par Alberto Mazzoni , chercheur principal au Computational Neuroengineering Lab, avec la contribution de Silvestro Micera, professeur en bio-ingénierie.
Soutien de trois projets financés par le Conseil européen de la recherche (ERC) et d'autant de projets nationaux italiens, dont MNESYS et BRIEF. Ce ne sont là que quelques-uns des éléments d’une étude révolutionnaire publiée dans Science révélant de nouveaux mécanismes par lesquels le cerveau contrôle les actions naturelles. Les résultats remettent en question certaines vues classiques sur le fonctionnement du système moteur et ouvrent de nouvelles applications possibles en neuroréadaptation et en robotique.
À l’aide de nouveaux appareils télémétriques, les chercheurs ont enregistré l’activité de centaines de neurones provenant des régions motrices du cerveau de singes, totalement libres d’exprimer des comportements spontanés, comme marcher, grimper ou bâiller. Cela représentait un énorme pas en avant par rapport aux études précédentes, car les technologies disponibles obligeaient les chercheurs à étudier les cerveaux immobiles lors d’actions apprises et stéréotypées. Cette nouvelle approche ouvre plutôt la possibilité de comprendre comment le cerveau orchestre des mouvements spontanés dans des situations naturelles.
« Notre cerveau est constamment en mouvement – explique Luca Bonini, responsable du projet de recherche – et cette nouvelle approche a changé l'idée classique selon laquelle des régions spécifiques du cerveau, ou même des cellules neuronales uniques, contrôlent des actions spécifiques, telles que mordre, boire ou saisir. Selon nos résultats, tout comme les touches individuelles d'un piano peuvent composer de nombreuses mélodies différentes, les neurones des aires motrices de notre cerveau créent des synergies complexes, nous permettant d'organiser la variété d'actions spontanées que nous sommes capables d'effectuer, dont certaines qui jusqu'à présent étaient même impossibles à étudier en laboratoire ».
La collaboration avec des bio-ingénieurs de l'école Sant'Anna de Pise a permis de décoder la complexité de cette activité neuronale et de prédire les actions spontanées que les animaux s'apprêtaient à accomplir en utilisant uniquement les signaux générés par les neurones.
« Nos résultats – dit Alberto Mazzoni – indiquent que l'activité neuronale enregistrée lors d'un comportement spontané est beaucoup plus informative que celle obtenue dans des contextes de laboratoire classiques. Ces informations nous permettent de comprendre comment le cerveau contrôle différemment la production d'actions volontaires selon le contexte.« .
La grande similitude neurologique et comportementale avec les humains suggère que ce résultat pourrait avoir des applications cliniques pertinentes.
« Les résultats obtenus grâce à cette collaboration interdisciplinaire ouvrent de nouvelles et importantes perspectives translationnelles pour la neurotechnologie et la neuroréadaptation. – ajoute Silvestro Micera – De plus, ce travail est une nouvelle démonstration de l’impact extraordinaire que les projets Next Generation UE ont eu sur la recherche italienne. Notre espoir est de poursuivre ces collaborations grâce à de nouvelles initiatives de financement soutenues par notre pays.« .
« Nous espérons – concluent Francesca Lanzarini, Monica Maranesi, Elena Hilary Rondoni et Davide Albertini, co-premiers auteurs de l'article – que notre approche peut contribuer au passage de la neurophysiologie classique à la neuroéthologie dans de nombreuses études sur la relation entre cerveau et comportement, améliorant la qualité de vie des animaux même lors d'expérimentations et, par conséquent, la validité des résultats de la recherche neuroscientifique sur les animaux non humains. les primates, qui, comme le montre cet ouvrage, restent fondamentaux et irremplaçables ».
