UNIGE: comment notre corps « écoute » les vibrations

Des chercheurs de l’UNIGE démontrent dans la revue Nature que, pour le cerveau, sons et vibrations ...
UNIGE: comment notre corps « écoute » les vibrations

UNIGE: comment notre corps

Photo: UNIGE/Daniel Huber

Des chercheurs de l’UNIGE démontrent dans la revue Nature que, pour le cerveau, sons et vibrations sont finalement assez semblables. Cela expliquerait pourquoi des vibrations inaudibles peuvent parfois être aussi désagréables que des nuisances sonores.

Nous connaissons tous la sensation d’un téléphone portable qui vibre dans notre main, annonçant un appel entrant. Si nous percevons si clairement ces vibrations, c’est grâce à des récepteurs spécialisés qui les transforment en signaux neuronaux envoyés à notre cerveau.

'Nous vivons entourés de vibrations qui sont extrêmement importantes dans notre manière de percevoir le monde', explique Daniel Huber, chercheur au Département des neurosciences fondamentales de l’Université de Genève (UNIGE), qui a dirigé ces travaux. 'Nous voulions donc savoir comment le cerveau les perçoit et se les représente', dit-il, cité mercredi dans un communiqué.

Fréquence et amplitude

En utilisant la microscopie à deux photons, l’équipe du Pr Huber a visualisé l’activité de centaines de neurones dans le cortex somatosensoriel d’une souris alors que des vibrations de différentes fréquences étaient transmises à sa patte avant.

Tout comme dans le cortex auditif, les neurones individuels s’activaient de manière sélective: ils répondaient fortement à certaines fréquences et moins à d’autres.

'Il s’avère que ces neurones sont prioritairement activés par une combinaison spécifique de fréquence et d’amplitude, et que cette combinaison correspond à ce que la souris perçoit réellement. Autrement dit, une souris est dans l’impossibilité de distinguer une vibration de haute fréquence à faible amplitude d’une vibration de basse fréquence à une amplitude plus élevée', explique Mario Prsa, premier auteur de l’étude.

'Il s’agit du même effet psycho-acoustique détecté dans le système auditif, où la hauteur perçue d’un son change à la fois avec la fréquence et le volume', précise le chercheur.

Ainsi, malgré le fait que les sons, qui voyagent dans l’air, et les vibrations, transmises par la matière, soient traités par différents canaux sensoriels, ils sont perçus et codés de façon similaire dans le cerveau.

Corpuscules de Pacini

Dans une deuxième étape, les chercheurs ont cherché à identifier la provenance des stimuli somatosensoriels concernés en effectuant une analyse histologique détaillée des corpuscules de Pacini dans le membre antérieur de la souris.

Les corpuscules de Pacini, des récepteurs sensoriels, sont connus pour transmettre des vibrations à haute fréquence chez les mammifères et sont très présents au bout des doigts des primates.

'A notre grande surprise, nous avons constaté que les réponses vibratoires dans le cerveau de la souris provenaient de corpuscules de Pacini situés sur les os de l’avant-bras, et que ces récepteurs étaient totalement absents dans la peau de leurs pattes', détaille Géraldine Cuenu, étudiante au sein du programme de master en neurosciences de l’UNIGE, chargée de cet aspect de la recherche.

En utilisant l’optogénétique, les chercheurs ont confirmé le lien entre les réponses corticales et la configuration particulière de ces mécanorécepteurs dans les membres antérieurs.

Un ancêtre du système auditif?

Se pourrait-il donc que la distribution particulière des mécanorécepteurs sensibles aux vibrations le long des os du membre antérieur agisse comme un sismographe pour 'écouter' les vibrations de la matière? Les stimuli vibratoires sont en effet utilisés par un certain nombre d’organismes vivants pour communiquer à travers les plantes, les branches et autres substrats solides.

'Nos découvertes révèlent probablement l’existence d’un canal sensoriel ancien, qui pourrait être un précurseur évolutif de l’audition', conclut Mario Prsa.

Cette modalité quelque peu vestigiale, mais très sensible, pourrait aussi expliquer comment nous sommes capables d’identifier des indices subtils liés aux catastrophes naturelles à venir, ou pourquoi les travaux de construction ou la circulation causent des nuisances même quand ils sont inaudibles.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1015-8

/ATS
 

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