Dans mon article précédent, j'ai commencé à m'interroger quant à savoir que si la relativité restreinte et générale d'Albert Einstein rend indissociables l'espace et le temps, alors cette indissociabilité devrait-elle aussi se retrouver dans les processus de traitement des informations spatiales et temporelles avec le système nerveux des organismes?
La réponse que j'ai commencé à esquisser prend en compte des données sur le repérage et les déplacements dans l'espace, et la mémoire. Ce que je présente maintenant ici est un lien beaucoup plus direct entre espace et temps. Je me suis demandé s'il existait des cellules qui pouvaient coder la vitesse de déplacement des animaux. Et c'est le cas. Il existe des neurones qui réagissent à la vitesse à laquelle se déplace un animal. Chez les mammifères, cela a été mis en évidence, par exemple chez le rat (comment s'en étonner?).
En 20151, des chercheurs ont trouvé qu’environ 15 % des neurones du cortex entorhinal médian du rat sont des « neurones de vitesse » : ils émettent des influx à un rythme proportionnel à la vitesse de déplacement de l’animal, leur fréquence d’activation augmente avec sa vitesse, et ce, quels que soient l’environnement et le sens du déplacement. Ce qui constitue une forme de codage. L'activité de plusieurs milliers de neurones a pu être mesurée individuellement grâce à des microélectrodes. Les chercheurs supposent que les informations sur la vitesse de déplacement de l'animal viendraient en partie des signaux de type proprioceptif ou moteur, issus des muscles et des articulations, car les neurones de vitesse s’activaient de la même façon dans le noir. Il a pu être démontré que le signal de ces neurones permet au cerveau d'anticiper en permanence les positions atteintes l’instant d’après et ainsi à se représenter mentalement les déplacements dans l’espace. L'activité de ce type de cellule influe sur celles qui interviennent dans le quadrillage des cartes mentales chez l'animal, qu'on appelle les neurones de grille.
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Quatre ans plus tard2, une autre équipe a pu montrer que l'estimation de la fréquence de décharge des cellules sensibles à la vitesse nécessite une intégration sur plusieurs secondes et que la précision atteint son maximum lorsque les fréquences de décharge sont calculées sur des fenêtres temporelles de l'ordre de la seconde. Autrement dit l'estimation de la vitesse de l'animal doit se faire chaque seconde et se répéter durant plusieurs secondes pour aboutir à un calcul et un codage de cette vitesse suffisamment fiable.
L'existence des cellules de vitesse chez d'autres espèces
Des neurones capables de prendre en compte ce type de codage ont été retrouvés chez les oiseaux. Une étude a révélé leur existence chez la mésange bicolore3. Ce qui a pu surprendre sur le coup, car chez le rat, elles se retrouvent situées dans le cortex entorhinal alors que les oiseaux ne possèdent pas de cortex. Ces mêmes cellules se trouvent en fait situées dans ce qu'on appelle le noyau dorso-latéral. Il semble toutefois logique que les représentants du monde aviaire aient à leur disposition cette faculté de codage, étant donné la vitesse à laquelle ils peuvent se déplacer.
Cela étant, une autre classe du règne animal devrait être concernée si on fait référence à la vitesse de déplacement, à savoir les insectes volants. Des cellules ont effectivement été identifiées à cet effet chez la mouche4. Toutefois, semble-t-il, chez les insectes, les neurones en question ne réagissent pas directement à la vitesse de déplacement de l'animal, du moins pas exclusivement, puisque ce type de cellules réagit en fait au flux optique. C'est donc la vitesse de ce qui se déplace dans le champ visuel de la mouche qui est pris en considération. Ce qui est alors évalué dans ce cas-ci serait le mouvement relatif.
Finalement, ces recherches révèlent que le traitement des données spatiales et temporelles doit nécessairement se réaliser simultanément pour que puisse émerger la dimension vitesse, une distance parcourue par unité de temps. Quant à savoir si l'indissociabilité de l'espace et du temps, que constitue l'espace-temps relativiste, interviendrait pour orienter l'évolution du traitement de l'information par le système nerveux dans le règne animal, cela reste une question ouverte.





