Vous avez peut-être jamais vu un poisson zèbre en personne. Mais jetez un coup d'œil au poisson-zèbre dans la courte vidéo ci-dessus et vous verrez quelque chose qui était auparavant inconnu de la science: une représentation visuelle d'une pensée traversant le cerveau d'une créature vivante.
Un groupe de scientifiques de l'Institut national de génétique du Japon a annoncé cette performance époustouflante dans un article publié aujourd'hui dans Current Biology . En insérant un gène dans une larve de poisson zèbre - souvent utilisé en recherche parce que tout son corps est transparent - et en utilisant une sonde qui détecte la fluorescence, ils ont pu capturer la réaction mentale du poisson à une paramécie en train de nager.
La clé de la technologie réside dans un gène spécial appelé GCaMP, qui réagit à la présence d’ions calcium en augmentant la fluorescence. Étant donné que l'activité des neurones dans le cerveau implique une augmentation rapide des concentrations en ions calcium, l'insertion du gène provoque la formation de zones particulières dans le cerveau du poisson zèbre activées. En utilisant une sonde sensible à la fluorescence, les scientifiques ont pu surveiller les emplacements du cerveau du poisson qui étaient activés à tout moment - et ainsi capturer la pensée du poisson alors qu'il "nageait" autour du cerveau.
Les embryons et les larves de poisson zèbre sont souvent utilisés en recherche car ils sont en grande partie translucides. Image via Wikimedia Commons / Adam Amsterdam
La pensée particulière capturée dans la vidéo ci-dessus est survenue après la libération d'une paramécie (organisme unicellulaire que le poisson considère comme une source de nourriture) dans l'environnement du poisson. Les scientifiques savent que la pensée est la réponse directe du poisson à la paramécie en mouvement car, dans un premier temps, elle a identifié les neurones particuliers du cerveau du poisson qui répondent au mouvement et à la direction.
Ils ont cartographié les neurones individuels responsables de cette tâche en incitant les poissons à suivre visuellement un mouvement de point sur un écran et en suivant les neurones activés. Plus tard, quand ils ont fait de même pour le poisson alors qu'il surveillait la paramécie de natation, les mêmes zones du cerveau s'illuminaient et l'activité se déplaçait dans ces zones de la même manière que les cartes mentales le prédisaient à la suite du mouvement directionnel de la paramécie . Par exemple, lorsque la paramécie s'est déplacée de droite à gauche, l'activité des neurones s'est déplacée de gauche à droite, en raison de l'inversion de la carte visuelle du cerveau par rapport au champ de vision.
Ce n'est pas la première fois que GCaMP est inséré dans un poisson-zèbre à des fins d'imagerie, mais c'est la première fois que les images sont capturées sous forme de vidéo en temps réel, et non après, d'image statique. Les chercheurs y sont parvenus en développant une version améliorée de GCaMP, plus sensible aux changements de concentration en ions calcium et produisant de plus grands niveaux de fluorescence.
Cet accomplissement est évidemment une merveille en soi, mais les scientifiques impliqués le voient comme une source d’applications pratiques. Si, par exemple, les scientifiques étaient capables de cartographier rapidement les parties du cerveau affectées par un produit chimique considéré en tant que médicament, de nouveaux médicaments efficaces pour la psychiatrie pourraient être développés plus facilement.
Ils envisagent également d'ouvrir la porte à une variété d'applications encore plus étonnantes - et peut-être un peu troublantes (qui, après tout, veut vraiment lire dans leur esprit?) - de détection de la pensée. «À l'avenir, nous pouvons interpréter le comportement d'un animal, y compris l'apprentissage et la mémoire, la peur, la joie ou la colère, en fonction de l'activité de combinaisons de neurones particulières», a déclaré Koichi Kawakami, l'un des co-auteurs du document.
Il est clair qu'il nous faudra du temps, mais cette recherche montre que le concept de lecture des pensées d'un animal en analysant son activité mentale pourrait dépasser la science-fiction pour entrer dans le domaine des applications scientifiques dans le monde réel.
