L’expression populaire «mémoire du poisson rouge» a une signification très différente, car les chercheurs ont démystifié le fait qu’ils ont une mauvaise mémoire. Leur découverte est la preuve irréfutable que ces animaux ont une excellente mémoire de leur environnement et démontrent une excellente capacité à juger des distances grâce à un système de navigation de type mammifère. Leur étude permettra de comprendre l’évolution de ce système à travers le monde animal.
Des structures neuronales clés sous-jacentes à la navigation ont été trouvées chez les mammifères, les oiseaux et les reptiles. Ces cellules nerveuses, situées dans l’hippocampe des mammifères, permettent à une personne de recevoir des informations sur sa position dans l’espace, créant ainsi une carte interne de son environnement.
La présence de circuits neuronaux similaires dans ces trois groupes d’animaux suggère l’existence d’un schéma de base de ce circuit chez leur ancêtre commun. Mais il n’est pas clair si des structures similaires existent chez les poissons. Cette connaissance permettrait de construire une image plus holistique de l’évolution des systèmes de navigation spatiale chez les animaux.
Une étape importante pour combler cette lacune consiste à comprendre le comportement spatial des poissons, le résultat final du traitement spatial dans le cerveau. Déterminer si ces derniers peuvent naviguer efficacement en calculant des informations sur la distance et la direction, ainsi qu’évaluer les mécanismes sensoriels associés à ces comportements, pourrait renseigner les scientifiques sur les structures neuronales qui peuvent les supporter.
Récemment, une équipe de chercheurs de l’Université d’Oxford a testé cette capacité à naviguer et à estimer les distances chez le poisson rouge (Carassius auratus), qui est une tâche importante pour la cartographie spatiale. Leurs résultats, publiés dans Actes de la Royal Society B: Biological Sciences, remettent en question la croyance commune selon laquelle ces animaux ont des capacités de mémoire limitées.
Souvenirs d’un poisson rouge
Pour déterminer si les poissons disposent de systèmes de navigation spatiale terrestres, une équipe dirigée par le Dr Adelaide Sibo a entraîné neuf poissons rouges à naviguer sur une distance de 70 cm dans un aquarium étroit recouvert d’un motif répétant des rayures verticales tous les 2 cm. le signal est amené à se retourner et à nager jusqu’à la position de départ, où il reçoit une récompense alimentaire.
Schéma de la procédure expérimentale. © A. Sibo et al., 2022.
Tout d’abord, les chercheurs ont vérifié si les poissons nageaient sur la même distance, si le signal externe était supprimé ; puis si la position d’origine a été déplacée. Ils ont ensuite testé si le poisson rouge nageait sur la même distance lorsque le motif du fond changeait.
La plupart des poissons rouges ont estimé avec précision la distance réglée lorsque le clignotant externe a été retiré. Lorsque l’arrière-plan a été remplacé par un motif de rayures verticales tous les 1 cm (doublant la fréquence des informations spatiales), les poissons rouges ont surestimé leur distance parcourue de 36 %. Cela signifiait qu’ils tournaient avant d’atteindre une distance prédéterminée.
Lorsque le motif du fond a été remplacé par des lignes horizontales, le poisson a nagé sur une distance légèrement plus courte. De plus, les poissons sont devenus plus incohérents dans l’estimation de la distance, montrant deux fois plus de variabilité que lorsque le fond avait un motif rayé vertical.
Il n’y avait pas de différence dans la distance de nage lorsque le motif était remplacé par un motif à carreaux de 2 cm par rapport à un motif à rayures verticales de 2 cm. Ces deux modèles avaient la même fréquence d’information spatiale.
Par conséquent, les auteurs ont conclu que c’est le changement de fréquence spatiale, et non le changement de modèle, qui modifie la distance de nage. En effet, lorsque les informations sur le flux optique (structure) ont été supprimées ou considérablement réduites, les estimations de distance sont devenues incohérentes, démontrant que les informations sur le flux optique sont essentielles pour l’estimation de la distance des poissons rouges.
Distance estimée au poisson rouge basée sur le fond visuel. De gauche à droite : (2 cm) lignes verticales continues espacées de 2 cm ; (damier) pour les motifs en damier, espacés de 2 cm ; (haute fréquence) pour les lignes verticales pleines espacées de 1 cm ; (pas de PSM) pour aucun repère visuel. La ligne pointillée représente la distance cible de 70 cm. Les points rouges indiquent la distance moyenne estimée pour chaque modèle. Les données brutes sont représentées par des points gris. © A. Sibo et al., 2022.
Les poissons ont une mémoire différente
Bien qu’il ressorte de cette étude que les poissons aient des capacités de mémoire beaucoup plus importantes que prévu, ils semblent les utiliser d’une manière jamais vue auparavant par rapport à de nombreuses espèces terrestres connues pour utiliser le flux optique pour estimer la distance. .
Les animaux terrestres, y compris les humains, les fourmis, les araignées-loups et les abeilles mellifères, estiment les distances en mesurant comment l’angle entre leur œil et les objets environnants change au cours de leur voyage. En d’autres termes, ils incluent le mouvement de l’image (c’est-à-dire la vitesse du fond visuel sur la rétine) plutôt que la structure du fond (c’est-à-dire la fréquence du flux optique) pour estimer la distance. Pour sa part, le poisson rouge semble utiliser la quantité de changement de contraste (motif) sur son chemin.
Une étude similaire menée par la même équipe de recherche dirigée par le Dr Cecilia Karlsson a récemment démontré que le baliste de Picasso (Rhinecanthus aculeatus) est également capable d’estimer avec précision les distances. Les poissons ont reproduit une distance apprise de 80 cm avec une sous-estimation moyenne de seulement 4 cm.
Plus précisément, vous devez savoir que les deux types de poissons vivent dans des environnements visuels différents. Malgré la variété des repères visuels, les milieux aquatiques tels que les étangs, les rivières et les récifs présentent un large éventail de caractéristiques visuelles (par exemple, des branches sous-marines, des algues, des rochers et des coraux) qui sont susceptibles de fournir une modulation spatiale suffisante pour permettre aux poissons de juger. distance.
D’autre part, les espèces vivant dans des environnements sombres (cavernes et eaux profondes) ou très troubles sont susceptibles d’utiliser un mécanisme sensoriel alternatif, comme le comptage du nombre de coups de nageoires ou la collecte d’informations le long de la ligne latérale, pour estimer la distance.
Les résultats combinés de ces deux études montrent que l’estimation de la distance visuelle est répandue parmi les taxons, mais que les informations visuelles récupérées diffèrent pour les poissons par rapport aux insectes ou aux mammifères.
L’auteur principal, le Dr Adelaide Sibo (Département de biologie, Université d’Oxford) conclut dans une déclaration : « Nous présentons des preuves solides que les poissons rouges peuvent évaluer avec précision la distance et montrent qu’ils utilisent le flux optique pour ce faire. Ces résultats fournissent une base convaincante pour utiliser le poisson rouge comme système modèle pour étudier l’évolution des mécanismes sous-jacents à la cognition spatiale chez les vertébrés.
