Les scientifiques ont coupé une fenêtre dans le cerveau d'une souris, puis ont braqué un laser dessus pour déclencher des hallucinations.
C'est bizarre - mais les résultats de l'étude, publiée aujourd'hui (18 juillet) dans la revue Science, étaient encore plus étranges. Remarquablement, les chercheurs ont découvert que, bien que les souris possèdent plusieurs millions de neurones, ou cellules cérébrales, la lumière laser ne devait en toucher qu'une vingtaine afin d'inciter la souris à reconnaître un motif sur le mur qui n'était pas vraiment là.
Ces résultats ont inspiré les chercheurs à poser la question rarement posée: pourquoi les souris (et les humains) ne trébuchent-elles pas constamment?
"Un cerveau de souris a des millions de neurones; un cerveau humain en a plusieurs milliards", a déclaré Karl Deisseroth, auteur principal d'une étude, neuroscientifique et psychiatre à l'Université de Stanford, dans un communiqué. "Si seulement une vingtaine de personnes peuvent créer une perception, alors pourquoi ne hallucinons-nous pas tout le temps, en raison d'une fausse activité aléatoire?"
Cette incroyable sensibilité mentale suggère que les cerveaux de mammifères sont peut-être des machines encore plus finement réglées qu'on ne le pensait auparavant, a ajouté Deisseroth, capable de répondre à un nombre excessivement bas de cellules cérébrales sans être trop distrait par des neurones ratés au hasard. Bien que la présente expérience n'ait examiné que la reconnaissance de schémas visuels simples, il est possible que des sensations mentales plus complexes, comme les émotions ou les souvenirs, soient également contrôlées par un nombre étonnamment petit de cellules cérébrales.
Déclenchement sur des lasers
Comment faire halluciner une souris sans, par exemple, lui faire glisser des médicaments psychédéliques? Pour cette expérience, les chercheurs ont utilisé une technique appelée optogénétique - essentiellement, l'insertion de gènes sensibles à la lumière dans le cerveau d'un animal qui provoquent le déclenchement de certains neurones lorsqu'ils sont exposés à certaines longueurs d'onde de lumière.
La technique a été utilisée dans des études antérieures pour transformer des souris en "zombies" affamés de faim et pour aider les rats à renoncer à leur habitude de cocaïne. Ici, il a été utilisé pour apprendre comment les cerveaux des souris réagissent lorsqu'on leur a montré divers modèles de lignes horizontales et verticales - et pour voir si ces réponses neuronales pouvaient être recréées uniquement en pulsant de petits groupes de neurones avec une lumière ciblée.
Les chercheurs ont accompli cette tâche en sculptant une fenêtre littérale dans les crânes des souris (avec une vitre transparente et tout). Cette chirurgie a exposé le cortex visuel - la région du cerveau responsable du traitement des informations visuelles chez la souris et l'homme. Les scientifiques ont également inséré des gènes dans les souris pour produire deux protéines différentes, l'une qui faisait briller les neurones en vert chaque fois qu'ils étaient activés et l'autre qui faisait feu des neurones lorsqu'ils étaient exposés à une lumière laser infrarouge spécifique.
Ensuite, les chercheurs ont montré aux souris un schéma de lignes parallèles mobiles et les ont entraînées à lécher un bec verseur lorsque les lignes étaient parfaitement verticales ou parfaitement horizontales. Grâce aux protéines vertes, les scientifiques ont vu exactement quels neurones se sont déclenchés lorsque les souris ont reconnu et réagi aux différentes orientations de ligne. Cela a permis aux chercheurs de développer un «hologramme» 3D spécial de lumière laser qui pourrait être tiré précisément aux bons endroits dans le cerveau de la souris pour cibler uniquement les neurones impliqués dans la reconnaissance des lignes horizontales ou verticales.
Maintenant, pour les "hallucinations". Progressivement, les chercheurs ont montré que les souris projetaient de plus en plus les lignes horizontales et verticales en déclenchant les neurones appropriés dans le cerveau des souris avec leur laser spécial. À la fin de l'expérience, les chercheurs ont complètement cessé de montrer les lignes des souris - mais, lorsque le laser a frappé les neurones responsables de la vision des lignes horizontales ou verticales, les souris ont toujours réagi en léchant le bec verseur approprié.
Était-ce une véritable hallucination? Les souris ont-elles vraiment "vu" les lignes invisibles? Il est impossible de le savoir avec certitude, a déclaré Deisseroth dans un article de presse accompagnant l'étude. Cependant, le tir des cellules cérébrales des rongeurs et les réponses comportementales à la lumière laser ressemblaient exactement à ce qu'ils faisaient "lors de la perception naturelle", a déclaré Deisseroth. En effet, la lumière laser a provoqué le cerveau des souris pour répondre à un stimulus visuel spécifique qui n'était pas là.
Remarquablement, les chercheurs ont écrit, ils ont pu déclencher ces réponses neuronales spécifiques chez leurs souris en ciblant entre 10 et 20 neurones - une fraction d'un pour cent du total de plusieurs millions de souris.
"Nous ne savons pas combien de cellules cela pourrait prendre pour déclencher une pensée, une expérience sensorielle ou une émotion plus élaborée chez une personne", a déclaré Deisseroth, "mais il est probable que ce nombre soit étonnamment petit, compte tenu de ce que nous voyons dans la souris."
