Pour ce premier article de 2021, je vous propose un petit article spécial localisation.
Comment font donc nos petits toutous lorsqu’ils se perdent en forêt pour nous retrouver ? Comment font-ils pour se rappeler où ils ont enterré leur morceau de poulet si cher à leurs yeux ?
Et bien pour cela, nous pouvons remercier notre hippocampe…et je vous explique pourquoi.
Mais commençons par le commencement. Tout débute avec, si on peut dire, deux chercheurs, Bliss et Lomo qui, en étudiant des hippocampes de lapin, comprennent que cette structure est impliquée dans les phénomènes d’apprentissage. Ils décrivent alors le concept de la potentialisation à long terme, qui deviendra ainsi le modèle moléculaire de la mémoire.
L’hippocampe est une structure cérébrale qui se situe au cœur du cerveau, et non loin de l’amygdale. Cette structure a été largement étudiée et continue aujourd’hui de faire l’objet de nombreuses investigations. Car en plus d’être fondamentale dans l’apprentissage et la mise en mémoire, elle joue un rôle clé dans la mémoire spatiale et le processus de navigation dans l’espace.
Pour l’anecdote, en 2000, une étude originale est publiée dans le journal PNAS concernant l’hippocampe. A ce moment, l’implication de l’hippocampe dans la navigation est étudiée principalement chez les petits mammifères et oiseaux pratiquant le stockage de nourriture. En effet, selon les saisons, surtout quand l’habilité à naviguer dans l’espace est particulièrement requise, les chercheurs ont observé que le volume de l’hippocampe pouvait changer et s’agrandir au niveau postérieur. Afin de mieux comprendre ce procédé chez l’humain, les chercheurs ont donc effectué des IRM structurales (non fonctionnelles) sur des personnes lambda et des conducteurs de taxi londoniens1. Le résultat de cette étude fut que la partie postérieure de l’hippocampe était bien plus grande chez les conducteurs de taxi et augmentait avec leurs années d’expérience, comparé au personnes lambda. Ces données étaient donc en accord avec le fait que l’hippocampe stockait les données spatiales nécessaires à la représentation spatial et à la navigation dans l’espace.
D’accord, mais comment ça marche?
Et bien j’y viens. En vérité, il a été démontré que dans notre hippocampe (et ceux de nos poilus) existaient une population de cellules que l’on appelle les « place cell » ou en français cellule de position/localisation. Ces cellules constituent donc une population qui permet de former ce que l’on appelle la carte cognitive. Cette carte cognitive permet d’activer la navigation de l’individu dans son environnement aussi bien de façon mental que physique et ce dépendamment de ce que l’individu a pu mémoriser au préalable, notamment s’il a déjà visité les lieux.
Ce qui est intéressant dans cette population cellulaire, c’est qu’elle participe à une forme de mémoire associative. C’est à dire qu’au-delà de la localisation pure et simple de l’individu par rapport à des indices (visuels, olfactif, etc) il semblerait que des ‘place cells’ soient aussi dédiées à la localisation de récompense ou de nourriture2, incitant ainsi l’animal à aller au bon endroit, pour retrouver sa cuisse de poulet qui repose bien gentiment depuis plusieurs jours (mouhaha).
Cela veut aussi dire que si vous faites une promenade toujours en partant du même point, vous pouvez permettre à votre joyeux poilu de cartographier l’endroit où vous vous promenez. Et que si celui-ci a détecté tout une famille de lapins à un endroit précis, il voudra probablement retourner voir là-bas ce qui s’y passe la fois d’après, car un gros lapin, ça vaut l’essai!
C’est aussi pour cela qu’il est important de savoir, lorsque l’on se promène quelque part, si son chien a pu ou non se repérer et commencer à cartographier les lieux. Ainsi, il peut plus facilement avoir des repères spatiaux, et au bout d’un certain temps, pouvoir revenir au parking, peu importe où il se trouve dans la forêt.
Il est possible de marquer un endroit spécifique, comme le parking, avec une récompense, afin que les petites cellules de localisation liées à la récompense (Reward-Place cells) soient efficaces et permettent à notre petit toutou de nous retrouver quoiqu’il arrive.
Le point de départ est aussi important, car dans ces places cells, on retrouve aussi des cellules qui correspondent à la zone de départ. Il est donc important de savoir que l’hippocampe est une structure complexe et que l’encodage spatial se fait via un apprentissage.
Ainsi, lorsque l’on emmène nos poilus par monts et par vaux, il faut bien penser à leur permettre d’encoder l’endroit et si ceux-ci ne les connaissent pas et de bien rester au point de départ, pour ne pas donner un faux message de localisation.
Alors Meilleurs vœux 2021 ! et à vos GPS internes !
Conseils Toutous
Bibliographie:
1. Maguire et al., Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers, 2000, PNAS , 97(8),4398-4403.
2. Robinson et al., Targeted activation of hippocampal Place Cells drives Memory-guided spatial behavior, 2020, 183,1586-1599.