Ce que les scientifiques ont vu lorsqu'ils ont mis un crocodile dans un scanner IRM et joué de la musique classique

Un crocodile se prépare à entrer dans le scanner IRM.

Dans une première scientifique, des chercheurs ont utilisé un scanner IRM pour étudier le cerveau des crocodiles du Nil. Cela semble étrange - et même un peu dangereux - mais l'expérience révèle de nouvelles perspectives sur l'évolution du cerveau et sur la façon dont les mammifères et les oiseaux ont acquis la capacité de comprendre des sons complexes.

Nos cerveaux sont le produit de millions d'années d'évolution. Les scientifiques aimeraient beaucoup savoir comment certains des cerveaux les plus anciens ont fonctionné et ont évolué au fil du temps, mais ce n'est évidemment pas possible, en raison de l'absence totale de cerveaux primordiaux avec lesquels travailler. Cependant, comme un bon prix de consolation, les scientifiques peuvent travailler avec des crocodiles - un animal qui est né il y a plus de 200 millions d'années, changeant à peine au cours des éons. En conséquence, les scientifiques peuvent étudier les crocodiles pour comprendre à quel moment certaines structures et comportements cérébraux sont apparus pour la première fois.

Le but de la nouvelle étude était de déterminer comment le cerveau du crocodilien pourrait répondre à des sons complexes et de voir comment les schémas cérébraux résultants pourraient se comparer à ceux observés chez les mammifères et les oiseaux. Les scientifiques espéraient identifier les structures et fonctions cérébrales précurseurs permettant le traitement d'images et de sons complexes.

Pour observer à quel point la stimulation visuelle et auditive complexe déclenche l'activité dans le cerveau reptilien, une équipe dirigée par Felix Ströckens du département de biopsychologie de l'Université de la Ruhr à Bochum a entrepris de scanner le cerveau du crocodile du Nil ( Crocodylus niloticus ) à l'aide d'une IRM fonctionnelle (IRMf). scanner. Ces dispositifs sont généralement utilisés dans des contextes de diagnostic et de recherche, et même pour étudier des mammifères tels que les chiens , mais c'est la première fois qu'un animal à sang froid est analysé dans une telle machine. Les résultats de la nouvelle étude apparaissent maintenant dans la revue scientifique Proceedings of the Royal Society B .

C'est le cerveau d'un crocodile sur la musique classique.

Inutile de dire que l'expérience n'a pas été simple et non sans risques, obligeant les scientifiques à s'adapter en conséquence.

«La difficulté de scanner les crocodiles - en plus d'être un peu dangereux pour l'expérimentateur - est qu'ils sont des reptiles à sang froid», a déclaré Ströckens à Gizmodo.

Par exemple, obtenir le signal BOLD du cerveau du crocodile - le niveau d'oxygénation du sang, qui baisse dans les zones du cerveau qui sont actives - dépend de la température corporelle de l'animal. Contrairement aux mammifères, les crocodiles ont le sang froid et leur température corporelle change à mesure que la température ambiante change.

«Nous avons donc dû trouver une température qui nous a permis de capter un bon signal et qui soit confortable pour l'animal», a-t-il déclaré. «Nous avons également dû maintenir cette température stable à l'intérieur du scanner, ce qui est relativement difficile car les bobines utilisées pour le balayage émettent également de la chaleur.»

Pour s'assurer que les crocodiles ne bougeaient pas dans l'appareil d'IRM et pour les empêcher de s'en prendre aux scientifiques, les chercheurs ont endormi les animaux et ont fermé leur museau avec du ruban adhésif juste pour être plus sûrs.

«Heureusement, ils semblaient aimer le tube du scanner et ne bougeaient pas du tout, ce qui aurait ruiné notre étude», a déclaré Ströckens. «Nous avons dû être très prudents, car un crocodile en colère aurait pu facilement endommager le scanner ou nous blesser - même lorsqu'ils n'ont qu'un an, ils ont des muscles de la mâchoire et de la queue assez forts. Mais tout s'est bien passé et ni nous ni les animaux n'avons été blessés.

L'équipe de l'Université de la Ruhr, de gauche à droite, Mehdi Behroozi, Felix Ströckens et Xavier Helluy.

Pour l'expérience, les chercheurs ont exposé cinq crocodiles juvéniles à divers stimuli visuels et auditifs. Les repères visuels consistaient en des lumières rouges et vertes clignotantes, qui clignotaient à des intensités et à des intervalles changeants. Les signaux auditifs simples impliquaient des bruits d'accords aléatoires entre 1000 Hz et 3000 Hz. Pour les sons complexes, les chercheurs ont joué une partie du Concerto brandebourgeois n ° 4 de Johann Sebastian Bach (qui a déjà été utilisé dans d'autres études animales, fournissant ainsi une bonne base).

Les résultats ont montré que différentes zones du cerveau crocodilien s'activaient en présence de sons complexes par rapport aux bruits de base. Et en fait, les schémas observés ressemblaient à ceux observés chez les mammifères et les oiseaux exposés à la musique. Ces observations suggèrent que les aspects structurels et fonctionnels du traitement sensoriel sont présents dans le cerveau reptilien et que ces capacités ont été préservées et transmises dans l'arbre généalogique évolutif (en supposant que les crocodiles modernes partagent des structures cérébrales similaires à celles de leurs ancêtres). C'est un résultat fascinant, a déclaré Ströckens, car les crocs sont un groupe d'espèces relativement ancien. «Il se pourrait donc que ces principes de traitement aient évolué beaucoup plus tôt que nous ne le pensions auparavant», a-t-il déclaré.

De plus, l'étude montre également que les IRM sont utiles pour étudier les animaux à sang froid.

«C'était une percée technique», a déclaré Ströckens à Gizmodo. «Nous pourrions prouver que l'IRMf peut être utilisée chez les reptiles dont la physiologie diffère massivement de celle des mammifères ou des oiseaux (par exemple, la température corporelle et les modes de respiration). Cela permettra à de futures études d'étudier de nombreuses espèces qui n'ont pas encore été étudiées avec cette méthode non invasive.

[ Actes de la Royal Society B ]

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