Comment le cerveau associe les odeurs aux lieux
Voici l'odeur du bureau, voici l'odeur de la cuisine... : Quel est le lien entre les impressions olfactives et les lieux qui façonne notre perception et celle de nombreux animaux ? Une étude sur des rats montre maintenant qu'un réseau nerveux spécifique dans le centre olfactif crée une carte olfactive-spatiale, que les animaux utilisent pour s'orienter. Selon les chercheurs, ce principe de base façonne probablement aussi la perception humaine.
Comme on le sait, notre orientation et nos souvenirs de certains lieux sont basés principalement sur des impressions visuelles. Mais comme chacun le sait par sa propre expérience, les associations olfactives peuvent aussi être fortes : une odeur, une puanteur ou un arôme particulier peut même nous transporter mentalement à un certain endroit. Aussi, comme le dit le proverbe, nous « suivons parfois notre nez ». Chez certaines espèces animales, on sait que cela joue un rôle beaucoup plus important : "Ils utilisent l'odorat pour la navigation spatiale et la mémoire, ce qui leur permet de trouver des ressources précieuses comme la nourriture", explique Cindy Poo du Centre Champalimaud à Lisbonne. . "Nous voulions comprendre la base neurale de ces comportements et avons donc utilisé des rats pour étudier comment le cerveau combine les informations olfactives et spatiales",
Sur la piste des associations olfactives-spatiales
On savait auparavant que les neurones de l'hippocampe du cerveau fonctionnent comme des "cellules de lieu": ils deviennent actifs à des endroits spécifiques dans un environnement. Ensemble, ils encodent des zones entières - une carte spatiale est créée dans le cerveau. Cette découverte chez le rat a même été récompensée par le prix Nobel en 2014. Les effets neuronaux dans l'hippocampe sont si prononcés que les scientifiques peuvent déterminer où se trouve un animal dans un système spatial basé sur certains modèles d'activité. Dans le cadre de leur étude, Poo et ses collègues ont maintenant enquêté sur la suspicion que des effets similaires se produisent également dans le centre olfactif du cerveau, le cortex olfactif - en relation avec les impressions olfactives. "Nous soupçonnions que cette région du cerveau pouvait faire plus que simplement identifier différentes odeurs", explique Poo.
Pour mieux comprendre, les chercheurs ont mené des expériences avec des rats dans un système de labyrinthe : "Là, ils ont appris à associer certaines odeurs et récompenses à des endroits spécifiques", a expliqué Poo. Pendant que les animaux résolvaient les tâches correspondantes, les scientifiques ont examiné leur cerveau, pour ainsi dire. Pour cela, de petits implants avaient été préalablement insérés chez les rats, qui enregistraient l'activité des neurones d'une partie du cortex olfactif. "En enregistrant les signaux électriques émis par des centaines de neurones individuels dans cette zone du cerveau, nous avons pu déchiffrer ce que faisaient des neurones particuliers. Par exemple, s'ils sont devenus actifs lorsque l'animal a perçu une certaine odeur ou lorsqu'il se trouvait à un certain endroit dans le labyrinthe », explique l'auteur principal Zachary Mainen.
Les neurones olfactifs codent des cartes spatiales
Comme le rapportent les chercheurs, ils ont découvert une population de neurones dans le cortex olfactif qui réagissent apparemment de la même manière que les cellules de l'hippocampe : elles deviennent actives à un endroit spécifique du labyrinthe - elles forment une carte neuronale du système. Cependant, le complexe nerveux couvre principalement les endroits pertinents du labyrinthe - où les animaux percevaient les odeurs et recevaient des récompenses. « Nous avons constaté que certains des neurones réagissaient à l'odeur, d'autres à l'emplacement et d'autres encore à des degrés divers aux deux types d'informations. Tous ces différents neurones sont à leur tour mélangés et probablement aussi connectés les uns aux autres. Par conséquent, il va de soi que l'activation des associations olfactives-spatiales se produit par le biais d'activités au sein de ce réseau », explique Poo.
Mais formons-nous aussi des souvenirs de cette manière, qui associent des odeurs particulières à certains lieux ? "Les humains s'appuient davantage sur des repères visuels que sur l'odorat, mais il est probable que les principes par lesquels nous nous souvenons d'où nous sommes allés et où nous allons sont très similaires", explique Mainen. "Notre étude peut ainsi contribuer à une compréhension fondamentale de la façon dont les sens sont utilisés pour la navigation et la mémoire", explique le scientifique.
