Orofacial behaviors, not eye movements, govern neural activity in mouse visual cortex

Cette étude démontre que dans le cortex visuel de la souris, les comportements orofaciaux tels que le mouvement des vibrisses et le reniflement, plutôt que les mouvements oculaires, sont les principaux moteurs de l'activité neurale, les mouvements oculaires ne montrant qu'une corrélation indirecte médiée par leur association avec ces mouvements faciaux.

L'essentiel

Imaginez le cerveau de la souris, plus précisément la partie responsable de la vision (V1), comme une station de radio très occupée. Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que le « signal » diffusé par cette station était principalement réglé sur les mouvements oculaires de la souris — comme la façon dont une caméra effectue des panoramiques vers la gauche ou la droite. Cette idée provenait de l'étude des singes, chez qui les mouvements oculaires semblent effectivement piloter l'activité du cerveau visuel.

Cependant, cette nouvelle étude suggère que, pour les souris, le véritable DJ qui contrôle la musique n'est pas du tout l'œil. C'est, au contraire, le visage.

Voici le détail de ce que les chercheurs ont découvert, en utilisant quelques métaphores simples :

• Le visage est le chef d'orchestre : Lorsqu'une souris se déplace, son visage effectue un travail considérable — les vibrisses s'agitent (vibrissages) et le nez renifle. L'étude a révélé que ces mouvements faciaux sont la raison principale pour laquelle le cerveau visuel s'illumine. C'est comme si le bouton de volume du cerveau était directement relié aux vibrisses et au nez de la souris, et non à ses yeux.
• Les yeux ne sont que le bruit de fond : Les chercheurs ont testé les souris dans l'obscurité totale et avec diverses scènes visuelles. Dans chaque scénario, ils ont constaté que les mouvements oculaires n'expliquaient qu'une infime fraction de l'activité cérébrale. Si le cerveau visuel est une symphonie, les yeux ne jouent qu'une seule note à peine, tandis que le visage dirige tout l'orchestre.
• La connexion « factice » : Vous pourriez vous demander : « Mais les souris ne bougent-elles pas les yeux lorsqu'elles bougent leurs vibrisses ? » L'étude répond que oui. Les yeux et le visage sont comme des partenaires de danse qui bougent en synchronisation. Parce que c'est le visage qui pilote réellement l'activité cérébrale, les yeux semblent également causer cette activité. Mais en réalité, les yeux ne font que suivre le mouvement du visage. Le cerveau ne réagit pas au mouvement oculaire ; il réagit aux vibrisses et au reniflement, et les yeux se contentent de suivre le mouvement.

L'essentiel :
Cette recherche corrige une supposition de longue date. Bien que nous puissions penser que la vision consiste purement à « regarder », chez la souris, le cerveau visuel est fortement influencé par le « faire » — plus précisément, par les mouvements actifs de la bouche, du nez et des vibrisses. Les yeux ne sont pas le patron du cortex visuel chez les souris ; c'est le visage qui l'est.

Résumé technique

Résumé Technique

Énoncé du Problème
L'activité neurale dans le cortex visuel primaire (V1) de la souris présente de fortes corrélations avec les mouvements orofaciaux. Cette observation contraste avec les découvertes réalisées dans le cortex visuel des primates, où une telle modulation est absente lors de la fixation oculaire [1]. Cette divergence a conduit à l'hypothèse prédominante selon laquelle la modulation de l'activité corticale visuelle dans les deux espèces est principalement pilotée par les mouvements oculaires [2]. Cependant, la contribution spécifique des mouvements oculaires par rapport aux comportements orofaciaux à la variance neurale dans le cortex visuel de la souris lors d'une vision libre reste à quantifier rigoureusement.

Méthodologie
Pour répondre à cela, l'étude a examiné l'influence des mouvements oculaires sur l'activité neurale dans le cortex visuel de la souris sous deux conditions distinctes : l'obscurité complète et en présence de divers types d'entrées visuelles. Les chercheurs ont enregistré simultanément l'activité neurale, les mouvements oculaires et les comportements orofaciaux (spécifiquement le moustachage et le reniflement) afin de démêler les sources de la variance neurale. L'analyse s'est concentrée sur la détermination de la fraction de la variance de l'activité neurale expliquée par les mouvements oculaires par rapport à celle expliquée par les mouvements orofaciaux.

Contributions Clés et Résultats
L'étude apporte la preuve directe que, dans toutes les conditions testées (obscurité et entrée visuelle), les mouvements oculaires expliquent une fraction significativement plus petite de la variance de l'activité neurale que les comportements orofaciaux. De plus, les données ont révélé une corrélation entre les mouvements oculaires et les comportements orofaciaux, tels que le moustachage et le reniflement. Cela suggère que la corrélation observée entre les mouvements oculaires et l'activité neurale pourrait être indirecte, médiée par la relation plus forte entre les mouvements orofaciaux et l'activité corticale.

Signification
Ces résultats remettent en question l'hypothèse selon laquelle les mouvements oculaires sont le principal moteur de la modulation corticale visuelle chez la souris. Au lieu de cela, les conclusions soulignent que les comportements orofaciaux, plutôt que les mouvements oculaires, régissent l'activité neurale dans le cortex visuel de la souris lors d'une vision libre. Cela renforce la compréhension globale selon laquelle les signaux de mouvement, spécifiquement ceux liés à la région orofaciale, jouent un rôle critique dans le façonnement du traitement visuel dans le cerveau de la souris.