Les scientifiques savent désormais quelles zones du cerveau contrôlent le passage de la planification à l’exécution d’un mouvement. Cette transition, essentielle pour déclencher toute action et qui nous est utile au quotidien, provient d'un circuit de neurones situés dans le mésencéphale, le thalamus et le cortex, d’après une étude parue dans la revue scientifique Cell
Ces zones jouent le rôle de chef d’orchestre des activités neuronales et s’activent en surveillant les indices environnementaux, comme un signal sonore ou visuel. "Le cerveau est comme un orchestre", a déclaré le Dr Inagaki, coauteur de l’étude. "Dans une symphonie, les instruments jouent divers airs avec des tempos et des timbres différents. L'ensemble de ces sons forme une phrase musicale. De même, les neurones du cerveau sont actifs selon des schémas et des rythmes différents. L'ensemble des activités neuronales sert de médiateur à des aspects spécifiques de notre comportement".
Signal de départ
Pour mener son expérience, l'équipe a enregistré simultanément l'activité de centaines de neurones pendant qu'une souris effectuait une tâche de mouvement déclenchée par des indices: lécher vers la droite si on leur touche les moustaches ou vers la gauche si les moustaches n’étaient pas touchées. Et il y avait un piège: les animaux devaient retarder leur mouvement jusqu'à ce qu'une tonalité, ou "signal de départ", soit émise. Seuls les mouvements corrects après le signal de départ étaient récompensés. Ainsi, les souris conservent un plan de la direction dans laquelle elles lèchent jusqu'au signal de départ et exécutent le léchage prévu après.
Optogénétique
Pour vérifier si le circuit situé dans le mésencéphale, le thalamus et le cortex, agissait comme un conducteur, l'équipe a utilisé l'optogénétique qui permet, par une stimulation lumineuse, d'altérer spécifiquement et localement un nombre limité de cellules modifiées génétiquement pour y être sensibles, sans perturber directement l'état des cellules voisines. L'activation de ce circuit pendant la phase de planification de la tâche comportementale a fait passer l'activité cérébrale de la souris de la planification motrice à l'exécution et a provoqué le léchage. D'autre part, la désactivation du circuit pendant la lecture de l'indice de départ a supprimé le mouvement indiqué. Les souris sont restées au stade de la planification motrice comme si elles n'avaient pas reçu le signal de départ.
Implications cliniques importantes
En plus de ces avancées fondamentales dans la compréhension du fonctionnement du cerveau, ces travaux ont des implications cliniques importantes. Dans les troubles moteurs, comme la maladie de Parkinson, les patients éprouvent des difficultés à effectuer des mouvements auto-initiés, notamment à marcher. Cependant, l'ajout d'indices environnementaux pour déclencher des mouvements, comme des lignes sur le sol ou des sons auditifs, peut améliorer considérablement la mobilité du patient.