Comment Steph Curry est comme une chauve-souris

La nuit dernière, Stephen Curry des Golden State Warriors a terminé la saison régulière de basket-ball avec 402 trois points, éclipsant de loin n'importe qui d'autre. Il est également l'un des meilleurs de la NBA aux passes, y compris les passes sans regard.

Au Congrès International de Neuroéthologie, il y a deux semaines à Montevideo, en Uruguay, David Omer de l'Institut Weizmann des Sciences d'Israël a ouvert sa présentation avec un clip vidéo dans lequel Steph Curry, dribblant vers le panier, fait une passe précise à un coéquipier directement derrière lui. Comment Curry fait-il cela?

Nous ne pouvons peut-être pas savoir ce qui se passe dans le cerveau de Curry, mais il s'avère que les chauves-souris font quelque chose de similaire.

Les chauves-souris ne jouent pas au basketball. Mais beaucoup de chauves-souris vivent et volent en groupe et elles gardent la trace des autres chauves-souris, même lorsqu'elles ne peuvent pas les voir. (Et oui, les chauves-souris peuvent voir, même si beaucoup d'espèces sont meilleures à entendre.) Omer, ainsi que Nachum Ulanovsky et Liora Las, ont entraîné des chauves-souris égyptiennes à rester immobiles tout en surveillant la trajectoire d'une autre chauve-souris. se déplace hors de leur champ de vision. Lorsque les chauves-souris font cela, les cellules nerveuses (neurones) dans leur cerveau peuvent être surveillées par de minuscules électrodes qui transmettent sans fil les signaux du neurone.

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Bâtons de fruits égyptiens

Source: Yossi Yovel, utilisé avec permission

En utilisant cette configuration, ils ont trouvé qu'il y a des cellules nerveuses dans une partie du cerveau de la chauve-souris (l'hippocampe) qui signalent (en tirant des potentiels d'action ou des pointes) chaque fois que l'autre chauve-souris se trouve dans un endroit particulier. Différents neurones tirent pour différents endroits dans l'espace, donc collectivement, ce groupe de neurones garde la trace de l'endroit où se trouve l'autre chauve-souris.

Dans une autre conférence du laboratoire Ulanovsky à la même réunion, Arseny Finkelstein a décrit comment les chauves-souris gardent aussi leur propre emplacement dans l'espace et la direction dans laquelle elles se déplacent. Les neurones individuels dans l'hippocampe se propagent rapidement lorsque la chauve-souris se trouve dans un endroit particulier d'une pièce (un endroit différent pour chaque neurone). Dans une autre partie du cerveau de la chauve-souris, les neurones se déclenchent rapidement lorsque la chauve-souris se déplace dans une direction particulière. Tous ces neurones collectivement garder une trace de la place de la chauve-souris et la tête dans le monde.

Des neurones comme ceux-ci avaient déjà été décrits chez des rongeurs, ce qui a valu à John O'Keefe, à May-Britt Moser et à Edvard Moser le prix Nobel de physiologie ou de médecine 2014. Mais la recherche sur les chauves-souris va au-delà de la recherche sur les rongeurs en montrant que ces neurones gardent trace de l'espace et de la direction en 3 dimensions .

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Bien sûr, les chauves-souris ne sont pas connues pour leur vision. Ils sont mieux connus pour utiliser l'écholocation, la version animale du sonar, pour naviguer et attraper les insectes dans l'obscurité. Beaucoup de chauves-souris produisent des sons très fréquents (ultrasons, trop aigu pour les humains) et écoutent attentivement le timing et la fréquence des échos. Les chauves-souris qui font cela sont les plus petites espèces qui chassent les insectes, pas les grandes chauves-souris qui mangent des fruits et du nectar.

(Cliquez ici pour télécharger une animation d'une poursuite réelle entre une chauve-souris et deux insectes, de Cynthia Moss et Annemarie Surlykke.) Les chauves-souris peuvent être incroyablement précises en utilisant l'écholocation, comme l'ont montré James Simmons de Brown University. dans la distance à peu près aussi petit que le diamètre d'une cellule!

comment font-ils ça? Essentiellement, leurs cerveaux font des maths, comme en témoigne la recherche en grande partie dans le laboratoire de Nobuo Suga à l'Université de Washington à St. Louis, en se concentrant sur les chauves-souris moustachues.

Le temps qu'il faut pour que le son fasse écho à leurs oreilles (divisé par 2, parce que le son doit atteindre l'insecte puis retourner à la chauve-souris) multiplié par la vitesse du son est égal à la distance de l'insecte. Les neurones individuels dans leur cerveau (d'abord dans le mésencéphale et plus tard dans le cortex cérébral) ne se propagent rapidement que pour une distance donnée, en répondant sélectivement à la combinaison d'un son d'impulsion suivi d'un écho avec un retard particulier. Les neurones qui sont voisins dans le cerveau tirent le plus pour des retards semblables d'écho de pouls, formant une carte des distances d'objet dans le cerveau.

Dans une partie différente du cerveau, les neurones se déclenchent le plus rapidement pour des différences de fréquence particulières entre le pouls et l'écho. La fréquence d'écho est plus élevée quand une chauve-souris vole vers un insecte, en raison de l'effet Doppler.

L'effet Doppler est ce qui arrive au son de la sirène d'une ambulance ou du sifflet d'un train: quand il se déplace vers vous, la fréquence ou la hauteur du son augmente (parce que les ondes sonores sont comprimées) et décroît parce que les ondes sonores sont étirées). Les neurones comparant la fréquence permettent à la chauve-souris de savoir à quelle vitesse elle s'approche de l'insecte (sa vitesse relative).

Ensemble, les neurones de la chauve-souris permettent à la chauve-souris de traquer et de ramasser des centaines ou des milliers d'insectes dans le noir chaque nuit, un exploit peut-être sur le même plan que les compétences de basket-ball de Steph Curry.