Comment notre cerveau nous dirige-t-il lorsque nous nous déplaçons ? Qu’est ce qui nous permet d’anticiper une déformation sur le trottoir qui, la dernière fois que nous avons fait ce chemin, a provoqué une foulure de la cheville ? Ce sont le genre de questions auxquelles des chercheurs de la faculté de médecine de Baylor (États-Unis) ont tenté de répondre.

Ils ont imaginé une expérience sur des rats. Équipés de petites électrodes dans le cerveau, et plus précisément dans l’hippocampe, les animaux ont été placés dans une sorte de gouttière qu’ils aont parcourue plusieurs fois. Après une phase de repos, la procédure a recommencé jusqu’à un endroit précis, où les expérimentateurs leur ont fait subir un petit choc électrique. Dans une troisième phase, les rats ont été à nouveau placés sur le parcours. Sans surprise, juste avant d’arriver à l’endroit du choc, ils se sont arrêtés, et ont fait demi-tour.

Un GPS dans l’hippocampe

L'originalité de l'expérience consiste en l'enregistrement simultané de l’activité cérébrale des animaux. Grâce aux électrodes, les scientifiques ont pu observer ce qui se passait dans leur hippocampe, où se trouvent des neurones appelés « cellules de lieu ». Justement nommées, elles réagissent en fonction d’une position spatiale.

« Quand le rat se retrouve dans un endroit précis, un groupe de neurones génère un schéma d’activité électrique, et lorsqu’il se déplace, un groupe différent produit un schéma différent. Il nous est donc possible de prédire la position de l’animal rien qu’en observant son activité cérébrale », explique le Dr Ji qui cosignent ces travaux.

Au moment où le rat fait demi-tour, avant l’endroit où il a reçu la décharge, le schéma correspondant à ce lieu apparaît sur les instruments des chercheurs. Il anticipe donc son parcours. « D’après l’activité cérébrale, nous pouvons affirmer que l’animal a voyagé mentalement entre le lieu où il se trouve et l’endroit du choc », ajoute le Dr Ji.

Comprendre les pertes de mémoire dues à Alzheimer

Le but, pour les chercheurs, est maintenant de déterminer, avec des rats modèles de la maladie d’Alzheimer, si ces schémas et ces réactions d’anticipation sont perturbés. Les résultats permettraient alors de mieux comprendre les schémas de perte de mémoire liées à la maladie. « Certains indices montrent que ces animaux ont une mémoire, mais qu’ils ont des difficultés à y accéder, poursuit le Dr Ji. Nous espérons déterminer si un schéma spécifique persiste. Si ce n’est pas le cas, nous étudierons la possibilité que les circuits cérébraux endommagés empêche la mémoire de fonctionner, et nous chercherons des moyens de permettre à l’animal de se souvenir de ces schémas spécifiques, et donc, réactiver leur mémoire. »