Mus musculus mice self-organize existing behaviors into structured bouts as they become expert hunters.
Cette étude démontre que des souris de laboratoire, sans restriction alimentaire, apprennent à chercher de la nourriture pour des ressources cachées dans un environnement complexe et dynamique en réorganisant leurs comportements existants en séquences structurées et de haute qualité d'échantillonnage et de vérification de sites, établissant ainsi une nouvelle approche pour étudier les bases neurales et évolutives de la prise de décision naturaliste.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Dans la nature, la souris est une maîtresse du multitâche. Elle doit naviguer dans un paysage changeant, se souvenir de l'endroit où elle a trouvé de la nourriture, écouter les dangers potentiels et décider quand bouger ou rester immobile, tout en équilibrant sa propre faim et sa sécurité. Les scientifiques ont longtemps voulu comprendre comment le cerveau gère ce genre de prise de décision complexe et réelle. Pendant des décennies, la méthode standard pour étudier le comportement animal en laboratoire a consisté à les entraîner à effectuer la même action simple des centaines de fois de suite, comme appuyer sur un levier pour obtenir une friandise. Bien que cette méthode nous ait beaucoup appris, elle dépouille l'animal de la nature désordonnée et auto-rythmée de la vie sauvage. Les chercheurs cherchaient un moyen d'observer les animaux faire des choix dans un environnement dynamique qui ressemble davantage au monde réel, sans les contraindre à une routine rigide et répétitive.
Une équipe de scientifiques du campus de recherche de Janelia a désormais créé un tel cadre, révélant comment les souris apprennent à chasser sans jamais y être forcées. Ils ont construit une grande arène hexagonale composée de 157 tuiles modulaires, créant un espace semblable à un labyrinthe où les souris pouvaient errer librement. Dissimulées dans cette arène se trouvaient des tuiles spéciales capables de libérer un criquet vivant, une source de nourriture naturelle pour les souris. Cependant, les souris ne pouvaient pas voir les criquets, ni les sentir à distance. Le seul indice était un son. Un haut-parleur caché à l'intérieur de la bonne tuile diffusait un bruit, mais seulement si une souris restait parfaitement immobile pendant une demi-seconde. Si la souris continuait de bouger, le son restait silencieux. Pour trouver la nourriture, la souris devait s'arrêter, écouter, puis décider si elle devait inspecter cet endroit ou passer à autre chose.
Au début, les souris étaient maladroites. Elles erraient, vérifiant de nombreuses tuiles, s'arrêtant souvent pour écouter un son, pour finalement ne rien trouver. Mais à mesure qu'elles gagnaient en expérience sur plusieurs jours, quelque chose de remarquable s'est produit. Elles sont devenues des chasseuses efficaces, trouvant les criquets beaucoup plus rapidement et avec beaucoup moins d'erreurs. Les chercheurs s'attendaient à ce que les souris apprennent simplement à rester immobiles plus souvent ou à vérifier plus de tuiles pour augmenter leurs chances de trouver le son. Ils ont observé les souris de près, suivant chacun de leurs mouvements avec des caméras à haute vitesse et utilisant des programmes informatiques pour analyser leurs positions corporelles. Ils cherchaient une augmentation d'actions spécifiques, comme se tenir debout sur leurs pattes arrière pour mieux écouter ou se toilet moins pour pouvoir se concentrer.
Les données ont montré que les souris ne réalisaient pas ces actions spécifiques plus souvent. Elles ne se tenaient pas debout plus fréquemment, et ne vérifiaient pas plus de tuiles par heure à mesure qu'elles devenaient expertes. La fréquence de ces comportements individuels restait sensiblement la même, que la souris soit une débutante ou une experte. Au lieu de cela, les souris ont changé la façon dont elles organisaient leurs comportements existants. Elles ont commencé à enchaîner des moments d'immobilité et de vérification de tuiles en séquences serrées et concentrées. Les chercheurs ont appelé ces séquences des « épisodes d'engagement ». Dans ces courts intervalles de temps, une souris se tenait debout, écoutait, inspectait une tuile, faisait quelques pas, se tenait de nouveau debout et écoutait encore une fois, le tout sans s'arrêter pour se toilet ou manger. Ces épisodes étaient comme un schéma de recherche focalisé que les souris n'activaient que lorsqu'elles étaient proches de résoudre l'énigme.
Ce changement de stratégie fut la clé de leur succès. Les souris n'avaient pas besoin d'apprendre de nouveaux tours ou de travailler plus dur ; elles apprenaient simplement à regrouper leurs anciennes actions familières en un motif plus efficace. Lorsque les chercheurs ont supprimé les indices sonores, les souris ont immédiatement perdu leur efficacité, prouvant que le son était essentiel. Lorsque les souris étaient privées de nourriture, cela n'affectait pas significativement leurs mesures de réussite, montrant que leur performance était robuste même sans restriction calorique. L'étude démontre que l'apprentissage dans un cadre complexe et naturel ne consiste pas toujours à faire plus de la même chose. Il s'agit de réorganiser ce que vous savez déjà faire, en tissant vos compétences existantes dans une nouvelle structure qui convient au défi à relever.
Les chercheurs ont conçu cette expérience pour qu'elle soit flexible et ouverte à des études futures. Ils ont utilisé un système capable de suivre les souris et de contrôler l'environnement en temps réel, permettant d'enregistrer l'activité cérébrale ou de tester des circuits cérébraux spécifiques ultérieurement. Cette configuration offre une nouvelle fenêtre sur la manière dont le cerveau gère le type de prise de décision fluide et autodirigée qui se produit dans la nature. En observant les souris résoudre un puzzle dans un espace qui ressemble à la vie sauvage, les scientifiques peuvent désormais poser des questions plus profondes sur la machinerie neuronale derrière l'apprentissage. Les souris ont montré qu'elles pouvaient s'adapter à un monde changeant non pas en devenant des animaux différents, mais en devenant meilleures dans l'organisation des comportements qu'elles possédaient déjà.
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