Les fluctuations des neurones influencent le comportement

Quels processus se cachent derrière nos actions volontaires, comme celle de marcher ou se reposer ? Selon une étude de l'EPFL et de l'Université de Lausanne, ces choix peuvent être façonnés en partie par les fluctuations des neurones. Le cerveau n’est jamais calme : il produit et reçoit constamment des signaux. Une sorte de bruit de fond permanent dont l’influence sur le comportement reste largement méconnue.

Dans cette étude, les chercheurs ont étudié la mouche du vinaigre, Drosophila melanogaster, pour déterminer l'impact des fluctuations des neurones sur le comportement de ces insectes lorsqu’ils décident de marcher. Ils ont enregistré les réactions de milliers de mouches, avant de réaliser une simulation informatique avec des réseaux de neurones artificiels. Ils ont alors vérifié s’il était possible de reproduire leurs comportements imprévisibles en ajoutant des fluctuations neuronales dans la simulation.

Leur étude a ainsi montré que ce «bruit de fond cérébral» était nécessaire pour reproduire les comportements des mouches. Les chercheurs ont constaté que ces signaux ne sont pas de simples perturbations de l’activité neuronale, mais qu’ils influencent le comportement de manière significative. «Ces fluctuations affectent le lien entre ce que la mouche perçoit et comment elle réagit, » explique le chercheur Pavan Ramdya. A cause de ces fluctuations, des signaux sensoriels faibles, auditifs ou visuels par exemple, peuvent ainsi prendre une importance étonnamment forte sur le déclenchement d’une action volontaire comme la marche.

Facteur génétique
En se basant sur ces résultats, Pavan Ramdya et ses collègues ont généré des hypothèses sur le rôle de ce bruit neuronal. La question se pose par exemple de savoir si une composante génétique peut avoir une influence, expliquant pourquoi certains animaux réagissent différemment. «Des changements génétique pourraient modifier la force de fluctuations des neurones et, par conséquent, leur influence sur le comportement», soulignent les chercheurs.

Ces fluctuations neuronales ont été observées dans les systèmes nerveux de nombreuses espèces, dont les humains. Par conséquent, grâce à ses prédictions sur la manière dont la dynamique neuronale est modelée par ces fluctuations, cette étude offre de nouveaux éclairages sur le fonctionnement du système nerveux et pourra améliorer notre connaissance des troubles du comportement chez l’être humain.

Référence:
Fluctuation-driven neural dynamics reproduce Drosophila locomotor patterns. Maesani, Ramdya et al. PLoS Computational Biology (2015).