Edvard et May-Britt Moser À la recherche d’une carte neuronale capable de guider notre mémoire spatiale

Les neurones de grille ou le GPS du cerveau

Comment nous souvenons-nous des endroits que nous avons visités et comment nous repérons-nous dans l’espace ?

En 2005, au Centre de biologie de la mémoire (CBM) en Norvège, Edvard et May-Britt Moser transforment notre compréhension de la mémoire spatiale et ouvrent une large fenêtre dans la boîte noire de notre cerveau. Ils découvrent chez le rat un nouveau type de neurones, qu’ils appelleront « grid cells » ou cellules de grille, et qui fonctionnent comme une sorte de GPS interne. Présentes dans le cortex entorhinal, zone du cerveau impliquée dans les mécanismes de l'olfaction et de la mémoire, ces cellules de grille ont depuis été observées chez plusieurs autres mammifères, dont l’homme.

De l’architecture géométrique de notre « carte » neuronale

Existe-t-il un code spatial dans la structure neuronale des cellules de grille, qui permette de générer une carte mentale de l’environnement ?

Grâce à des microélectrodes implantées dans le cortex cérébral d'un rat, Edvard et May-Britt Moser ont pu enregistrer l'activité de chaque neurone. Ils ont ainsi découvert que l'agencement spatial des cellules de grille montre une égale distance entre chaque cellule voisine. De façon surprenante, en reliant les centres des champs d'activation de chaque cellule, on obtient une grille formée de triangles équilatéraux assemblés en hexagones. Les chercheurs observent également que les cellules de grille s'activent en suivant une dynamique dépendante de la position dans l'espace de l'animal, à l’image du quadrillage dessiné sur le plan d’une ville.

Le cortex géomètre

Dès 2006, la Fondation Bettencourt Schueller a souhaité encourager ces recherches fondamentales, en attribuant à Edvard et May-Britt Moser le Prix Liliane Bettencourt pour les sciences du vivant.

Les chercheurs ont continué à explorer la manière dont ces cellules de grille interagissent avec d’autres types de neurones spécialisés dans la localisation spatiale, telles que les cellules de positionnement, découvertes par John O'Keefe en 1971. Ils ont démontré que le motif hexagonal fiable et régulier des cellules de grille, était généré par le cortex lui-même, sans aucun modèle similaire dans le monde extérieur.

En 2014, la découverte de ces neurones géomètres sera récompensée par le prix Nobel de physiologie ou médecine.

Ces résultats ouvrent la voie à la compréhension des capacités computationnelles extraordinaires du cortex et des fonctions cognitives les plus complexes.