Le mésencéphale du poisson chanteur de Californie pourrait servir de modèle sur la façon dont les mammifères contrôlent les expressions vocales

Pour les poissons aspirants bavards, parfois appelés « poissons chanteurs de Californie », le mésencéphale joue un rôle important dans l'initiation et la structuration des trains de sons utilisés dans la communication vocale.

Il s'avère que le mésencéphale de ces poissons peut servir de modèle utile pour comprendre comment les mammifères et autres vertébrés, y compris les humains, contrôlent les expressions vocales, selon une recherche comportementale de Cornell publiée le 2 janvier dans Communications naturelles.

“Nous avons des preuves démontrant à quel point cette partie du cerveau, le mésencéphale, est importante pour la signalisation vocale”, a déclaré l'auteur principal Andrew Bass, professeur Horace White de neurobiologie et de comportement au Collège des Arts et des Sciences. “C'est une région cérébrale partagée par tous les vertébrés, qu'il s'agisse d'un poisson, d'un oiseau ou d'une personne, et elle est cruciale pour la structuration et la sélection des sons.”

La formulation des poissons des aspirants prend la forme de grognements, de grognements et de bourdonnements chaque fois que les mâles cherchent des partenaires ou repoussent des ennemis, a déclaré Bass. Pour l’oreille humaine, le bourdonnement peut ressembler à une seule note d’un cor d’harmonie ou d’une corne de brume. Alors que les aspirants de marine vivent au large des côtes du nord de la Californie et du nord-ouest du Pacifique pendant l'automne et l'hiver, ils se dirigent vers les zones intertidales peu profondes jusqu'aux sites de frai à la fin du printemps et en été. Ce sont de bons pères et gardent des centaines d’œufs non éclos qui se transforment en alevins nageant librement situés sous des abris sous roche.

À marée basse, les gens assis le long du rivage au cours d'une calme nuit d'été rapportent le bourdonnement constant et conversationnel d'un chœur de poissons aspirant mâle.

La science savait que les mammifères et autres vertébrés émettaient des sons et vocalisaient pour communiquer leurs comportements, mais le mésencéphale responsable de l'initiation des caractéristiques acoustiques, comme les bourdonnements structurés chez ces poissons ou la formation de phrases convaincantes chez les humains, était resté largement inexploré.

Eric R. Schuppe, ancien chercheur postdoctoral de Cornell au laboratoire de Bass, aujourd'hui chercheur postdoctoral à l'Université de Californie à San Francisco, a dirigé la recherche.

Bass, Schuppe et d'autres membres du laboratoire ont découvert que les neurones gris périaqueducaux du mésencéphale des poissons sont activés selon des schémas distincts par les mâles lors des appels nuptiaux, de la recherche de nourriture et de la garde du nid.

Le groupe a confirmé que les neurones gris périaqueducaux évoquent une sortie vers les muscles qui gèrent le son et les caractéristiques vocales de la parade nuptiale, et montrent également d'autres types d'appels.

Les signaux de communication structurés par le mésencéphale “ont des composantes de fréquence et d'amplitude, et les poissons enchaînent les sons de différentes manières”, a déclaré Bass. “Peut-être que ces sons signifient une agression ou servent de fonction d'accouplement, comme si vous essayiez d'attirer un partenaire dans un nid, ce que font les aspirants mâles avec leur bourdonnement.”

Le cerveau humain a la forme d'un casque et le mésencéphale se trouve au sommet du « tronc » cérébral. Les cerveaux des poissons ont davantage la forme d'un tube, ce qui en fait un modèle plus accessible à étudier expérimentalement, a déclaré Bass. “Nos résultats montrent maintenant que les poissons et les mammifères partagent des nœuds gris périaqueducaux fonctionnellement comparables qui peuvent influencer la structure acoustique des signaux vocaux spécifiques au contexte social”, a-t-il déclaré.

Bass a noté que pour les humains, cette recherche fournit des indices sur ce qui se passe si le mésencéphale humain est endommagé. Il a suggéré que cette recherche pourrait nous aider à comprendre comment un dysfonctionnement du mésencéphale humain peut rendre une personne peu communicative ou muette.

“Ce n'est que ces dernières années que le mésencéphale a retenu davantage l'attention des neuroscientifiques qui étudient la communication sociale”, a déclaré Bass. “Il s'agit d'un nœud majeur connecté à votre cortex, aux noyaux gris centraux, à l'amygdale et à l'hypothalamus. De cette manière, il agit comme une passerelle permettant à ces sources de fonctions exécutives d'atteindre d'autres régions du cerveau, activant plus directement les muscles qui sous-tendent les actions comportementales.”

“Le mésencéphale est une partie étonnante du cerveau car il montre à quel point il est essentiel, si vous êtes un vertébré, d'avoir la capacité de produire des signaux de communication sonores. Point final.”