résumé: En implantant des électrodes et en surveillant les données, les chercheurs ont réussi à capturer l’activité cérébrale de pieuvres en mouvement libre. L’activité cérébrale enregistrée peut résoudre de nombreuses questions sur les comportements de la pieuvre, notamment la locomotion, la cognition et les capacités d’apprentissage.
source: oiste
Les scientifiques ont réussi à enregistrer l’activité cérébrale de pieuvres en mouvement libre, un exploit rendu possible en implantant des électrodes et un enregistreur de données directement dans les créatures.
L’étude, publiée en ligne sur Biologie actuelle 23, un pas en avant critique dans la découverte de la façon dont les cerveaux des pieuvres contrôlent leur comportement, et pourrait fournir des indices sur les principes communs nécessaires à l’intelligence et à la cognition.
« Si nous voulons comprendre comment fonctionne le cerveau, les poulpes sont l’animal idéal à étudier par rapport aux mammifères. Ils ont un gros cerveau, un corps étonnamment unique et des capacités cognitives avancées qui ont évolué complètement différemment de celles des vertébrés. Technology (OIST) .
Mais mesurer les ondes cérébrales des poulpes s’est avéré être un véritable défi technique. Contrairement aux vertébrés, les pieuvres ont un corps mou, elles n’ont donc pas de crâne pour tenir l’appareil d’enregistrement, pour l’empêcher d’être retiré.
« Les pieuvres ont huit bras très solides et flexibles, qui peuvent atteindre n’importe où sur le corps », a déclaré le Dr Gutnick. « Si nous essayions de les câbler, ils se déchireraient instantanément s’ils étaient coupés, nous avions donc besoin d’un moyen de mettre l’équipement complètement hors de leur portée, en le mettant sous leur peau. »
Les chercheurs ont opté pour de petits enregistreurs de données légers, conçus à l’origine pour suivre l’activité cérébrale des oiseaux en vol. L’équipe a adapté les appareils pour les rendre étanches, mais suffisamment petits pour tenir facilement à l’intérieur des pieuvres. Les batteries, qui devaient fonctionner dans un environnement à faible teneur en air, permettaient un enregistrement continu jusqu’à 12 heures.
Les chercheurs ont choisi Poulpe cyan, plus communément connu sous le nom de poulpe aujourd’hui, comme leur animal typique, en raison de sa plus grande taille. Ils ont anesthésié trois pieuvres et implanté un dispositif d’enregistrement dans une cavité de la paroi du muscle du manteau.
Les scientifiques ont ensuite implanté les électrodes dans une zone du cerveau de la pieuvre appelée le lobe céphalique et le lobe frontal supérieur médial, qui est la zone la plus facilement accessible. Cette région du cerveau est également considérée comme importante pour l’apprentissage visuel et la mémoire, qui sont des processus cérébraux que le Dr Gutnick s’intéresse particulièrement à comprendre.
Une fois l’opération terminée, la pieuvre a été renvoyée dans son réservoir d’origine et surveillée par vidéo. Après cinq minutes, les pieuvres ont récupéré et ont passé les 12 heures suivantes à dormir, à manger et à se déplacer autour de leur bassin, car leur activité cérébrale a été enregistrée. L’enregistreur et les électrodes ont ensuite été retirés des pieuvres et les données ont été synchronisées avec la vidéo.
Les chercheurs ont identifié plusieurs modèles distincts d’activité cérébrale, dont certains étaient similaires en taille et en forme à ceux observés chez les mammifères, tandis que d’autres avaient des oscillations extrêmement longues et lentes qui n’avaient pas été décrites auparavant.
Les chercheurs n’ont pas encore été en mesure de corréler ces modèles d’activité cérébrale avec des comportements spécifiques des vidéos. Cependant, ce n’est pas tout à fait surprenant, a expliqué le Dr Gutnick, car ils n’ont pas demandé aux animaux d’effectuer des tâches d’apprentissage spécifiques.
« C’est un domaine associé à l’apprentissage et à la mémoire, donc pour explorer ce circuit, nous devons vraiment faire des tâches de mémoire répétitives avec des pieuvres. C’est quelque chose que nous espérons faire très bientôt ! »
Les chercheurs pensent également que cette méthode d’enregistrement de l’activité cérébrale des pieuvres en mouvement libre pourrait être utilisée chez d’autres espèces de pieuvres et pourrait aider à résoudre des questions dans de nombreux autres domaines de la cognition des pieuvres, y compris la façon dont elles apprennent, socialisent et contrôlent les mouvements du corps et des bras. .
« Il s’agit d’une étude vraiment cruciale, mais ce n’est qu’une première étape », a déclaré le professeur Michael Cuba, qui a dirigé le projet dans l’unité de physique et de biologie de l’OIST et se poursuit actuellement à l’Université de Naples Federico II.
« Les pieuvres sont très intelligentes, mais pour le moment, nous en savons très peu sur le fonctionnement de leur cerveau. Cette technologie signifie que nous avons maintenant la capacité de regarder dans leur esprit pendant qu’ils effectuent des tâches spécifiques. C’est vraiment excitant et puissant. »
L’étude a impliqué une collaboration internationale entre des chercheurs du Japon, d’Italie, d’Allemagne, d’Ukraine et de Suisse.
Voir également
À propos de cette actualité de la recherche en neurosciences
auteur: Tomomi Okubo
source: oiste
communication: Tomomi Okubo – OIST
image: Image créditée à Kisho Asada
Recherche originale : Accès fermé.
« Enregistrement de l’activité électrique du cerveau d’une pieuvre en comportementÉcrit par Tamar Gutnik et al. Biologie actuelle
un résumé
Enregistrement de l’activité électrique du cerveau d’une pieuvre en comportement
Les pieuvres, considérées parmi les invertébrés les plus intelligents, n’ont pas de squelette et huit bras très flexibles dont les activités sensorielles et motrices sont à la fois indépendantes et coordonnées par un système nerveux central complexe.
Le cerveau de la pieuvre est constitué d’un très grand nombre de neurones, organisés en de nombreux lobes distincts, et leurs fonctions ont été proposées sur la base des résultats d’expériences sur les lésions. Chez d’autres espèces, l’activité cérébrale est liée au comportement en implantant des électrodes et en reliant directement l’activité électrique au comportement des animaux observés.
Cependant, comme la pieuvre ne dispose d’aucune structure solide à laquelle se fixer un appareil d’enregistrement, et parce qu’elle utilise ses huit bras flexibles pour retirer tout corps étranger fixé à l’extérieur de son corps, l’enregistrement in vivo de l’activité électrique du comportement de la pieuvre a a entraîné un manque de stabilité. Ce n’est plus possible.
Nous décrivons ici une nouvelle technique pour insérer un enregistreur de données portable dans une pieuvre et implanter des électrodes dans le système du lobe céphalique, de sorte que l’activité cérébrale peut être enregistrée jusqu’à 12 heures à partir de pieuvres non anesthésiées et non retenues, et synchronisée avec des enregistrements vidéo simultanés du comportement. . Dans l’activité cérébrale, nous avons identifié plusieurs modèles distincts qui sont apparus de manière cohérente chez tous les animaux. Alors que certains ressemblent à des modèles d’activité dans le tissu nerveux des mammifères, d’autres oscillations, telles que des boucles de 2 Hz, de grandes amplitudes et des oscillations, n’ont pas été signalées.
Cette étude fournit le premier aperçu de l’activité cérébrale du comportement de la pieuvre et représente une étape cruciale vers la compréhension de la façon dont le cerveau contrôle le comportement de ces animaux fascinants.
