Les rats peuvent-ils « imaginer » ? Les rongeurs font preuve d’imagination en jouant à des jeux VR

Les rats de laboratoire ont-ils la capacité d’imaginer, comme les humains ? Une nouvelle étude dit oui.

Les rats pourraient être capables d’un type d’imagination crucial pour la planification d’itinéraires, suggèrent des recherches du Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Bien que les arts créatifs nous viennent à l’esprit lorsque nous pensons à l’imagination, cette capacité joue également un rôle dans les tâches quotidiennes, comme naviguer dans notre environnement. Les gens imaginent constamment l’itinéraire qu’ils emprunteront pour se rendre à un endroit, qu’il s’agisse d’un trajet de routine pour se rendre au travail ou d’un voyage vers un lieu inconnu.

Ce type d’imagination est contrôlé par le hippocampeune région du cerveau impliquée dans apprentissage et mémoire. Les personnes dont l’hippocampe est endommagé ont du mal à imaginer des scénarios, y compris des itinéraires futurs, co-auteur principal de l’étude Chongxi Lai, spécialiste de la recherche au Janelia Research Campus de HHMI en Virginie, a déclaré à Live Science. Jusqu’à présent, les scientifiques ne pouvaient pas déterminer si d’autres animaux, comme les ratspossèdent cette forme d’imagination.

Dans l’étude, publiée jeudi 2 novembre dans la revue Scienceles chercheurs ont utilisé la réalité virtuelle (VR) et une interface cerveau-machine pour montrer que les rats possèdent cette capacité.

L’étude est provocatrice car elle remet en question l’hypothèse de longue date selon laquelle les rats pourraient ne pas être capables de penser au-delà de leur situation immédiate, a déclaré Kenneth Kayneuroscientifique à l’Institut Zuckerman de l’Université Columbia, qui n’a pas participé aux travaux.

L’équipe a implanté des électrodes dans le cerveau des rats pour mesurer leur activité hippocampique. Ils les ont ensuite plongés dans un monde VR en les plaçant dans une arène entourée d’un écran à 360 degrés affichant un environnement virtuel. Les rats ont été placés sur un tapis roulant sphérique qui leur permettait de tourner librement et de visualiser l’ensemble du panorama.

Les chercheurs ont ensuite entraîné les rats à courir vers un poteau de but virtuel pour recevoir une friandise. Les mouvements du tapis roulant mettaient à jour la position du rat dans l’environnement virtuel. Après plusieurs tours, chacun avec le même poteau de but à un endroit aléatoire, les rats avaient exploré tout le paysage.

Pour chaque ensemble de coordonnées dans l’environnement virtuel, les électrodes ont détecté un modèle d’activité spécifique dans l’hippocampe. L’équipe a émis l’hypothèse que les rats pourraient recréer ces modèles s’ils imaginaient suivre un itinéraire le long de ces coordonnées, plutôt que de parcourir réellement l’itinéraire.

_{Les chercheurs ont déconnecté le tapis roulant et ont récompensé le rat pour avoir reproduit le modèle d’activité hippocampique associé à un emplacement cible. Dans cette tâche « Jumper » — du nom d’un film du même nom sorti en 2008 — l’interface cerveau-machine traduit l’activité cérébrale de l’animal en mouvement sur l’écran de réalité virtuelle. Essentiellement, l’animal utilise ses pensées pour naviguer vers la récompense en réfléchissant d’abord à l’endroit où il doit aller pour obtenir la récompense. (Crédit vidéo : Chongxi Lai)}

Ils ont donc mis en place un jeu dans lequel les rats n’avaient qu’à se déplacer vers un poteau de but ; l’environnement virtuel est passé aux coordonnées basées sur les lectures des électrodes au lieu des mouvements du tapis roulant. Nommé d’après un film de 2008 sur la téléportation, ce jeu « Jumper » montrait que les rats planifiaient des itinéraires efficaces vers le poteau de but sans se détourner et quelle que soit la façon dont ils se déplaçaient physiquement.

Enfin, les chercheurs ont testé si les rats pouvaient imaginer déplacer un objet vers le poteau de but, plutôt que vers eux-mêmes.

Surnommé le jeu « Jedi », ce jeu nécessitait que les rats « utilisent la Force » pour déplacer une boîte virtuelle vers le poteau de but. Le succès des rongeurs a montré qu’ils pouvaient exploiter leurs cartes mentales pour penser à naviguer dans un objet dans leur environnement, sans se déplacer.

_{Dans la deuxième tâche, la tâche « Jedi » – un clin d’œil à Star Wars – le rat déplace un objet vers un emplacement par la seule pensée. Le rat est fixé dans un lieu virtuel mais « déplace » un objet vers un objectif dans l’espace VR en contrôlant son activité hippocampique, comme une personne assise dans son bureau pourrait imaginer prendre une tasse à côté de la machine à café et la remplir de café. . Les chercheurs ont ensuite modifié l’emplacement de l’objectif, obligeant l’animal à produire des schémas d’activité associés au nouvel emplacement. (Crédit vidéo : Chongxi Lai)}

Lai a noté que les scientifiques connaissaient déjà les modèles d’activité hippocampique qui correspondent aux emplacements environnementaux dans humains et les rats. « Mais il n’a pas été démontré jusqu’à présent que les animaux puissent le contrôler ».

Semblables aux humains, les rats n’ont mis que quelques secondes pour planifier leurs itinéraires, ce qui suggère que cette forme d’imagination pourrait être similaire entre ces espèces. « Je pourrais voir la même expérience être menée sur des sujets humains et produire des résultats similaires, ce qui en soi atteint une similitude potentielle », a déclaré Kay.

Auteur principal de l’étude Albert Lee a déclaré qu’il aimerait explorer si les rats peuvent imaginer naviguer dans un environnement sans recevoir d’indices, ainsi que vérifier comment d’autres régions du cerveau communiquent avec l’hippocampe pendant l’imagination pour « avoir une image complète des processus sous-jacents à cette fonction cognitive de très haut niveau ».  »