Qu’il s’agisse de discuter avec des amis lors d’un dîner ou de gérer une réunion à enjeux élevés au travail, communiquer avec les autres dans un groupe nécessite un ensemble complexe de tâches mentales. Notre cerveau doit savoir qui parle et ce qui est dit, ainsi que quelle peut être notre relation avec cette personne – car or truck, après tout, nous accordons probablement plus de poids à l’opinion de notre meilleur ami qu’à celle d’un parfait inconnu.



Une étude publiée aujourd’hui dans la revue Science donne un premier aperçu de la façon dont le cerveau des mammifères sociaux traite ces kinds d’interactions de groupe complexes.

Dans l’étude, des neuroscientifiques de l’Université de Californie à Berkeley ont utilisé des appareils d’enregistrement neuronal sans fil pour suivre l’activité cérébrale des roussettes égyptiennes alors qu’elles interagissaient librement en groupes et se vocalisaient occasionnellement par des cris aigus et des grognements.



« La plupart des études sur la communication, en particulier la vocalisation, sont généralement réalisées avec des animaux seuls ou avec des paires d’animaux, mais fondamentalement aucune n’a été menée dans des contextes de groupe réels », a déclaré le co-leading auteur de l’étude, Maimon Rose, étudiant diplômé du NeuroBat Lab à UC Berkeley. « Cependant, de nombreux mammifères sociaux, y compris les humains, interagissent généralement en groupes. Les chauves-souris égyptiennes, en particulier, aiment interagir au sein de grandes colonies. »

En suivant laquelle des chauves-souris a vocalisé, tout en mesurant simultanément l’activité neuronale en temps réel des chauves-souris vocalisantes et des chauves-souris écoutantes, les chercheurs ont pu décoder remark les neurones du cortex frontal des chauves-souris se distinguaient des vocalisations faites par eux-mêmes et par d’autres, ainsi que la façon dont les chauves-souris se distinguaient entre les différents individus du groupe.

Lorsqu’ils ont comparé les enregistrements neuronaux entre les différentes chauves-souris, ils ont également constaté que l’activité cérébrale devenait fortement corrélée lorsqu’une chauve-souris faisait une vocalisation. Étonnamment, ils ont découvert que la conversation produite par les chauves-souris « furthermore amicales » – celles qui passaient additionally de temps à proximité des autres – induisait un degré additionally élevé de corrélations entre les cerveaux des membres du groupe.

« D’autres études en neurosciences ont tenté d’examiner individuellement de petits morceaux de ces interactions. Par exemple, une étude pourrait examiner remark les neurones réagissent lorsque quelqu’un d’autre parle, puis une étude distincte pourrait examiner remark les neurones réagissent lorsque cet individu parle », a déclaré le responsable de l’étude. l’auteur Michael Yartsev, professeur adjoint de neurobiologie et de bio-ingénierie à l’UC Berkeley. « Cette étude est la première à vraiment rassembler toutes ces pièces pour obtenir une image complète de la conversation au sein d’un groupe social. »

Des milliers de colocataires qui se chamaillent

Comme les humains, les roussettes égyptiennes sont des créatures très sociales. Après de longues nuits passées à voler 10 miles ou additionally à la recherche de fruits mûrs, ces animaux nocturnes passent les heures de clarté entassés dans des grottes et des crevasses étroites aux côtés de centaines ou de milliers d’autres chauves-souris. Sans shock, des études suggèrent que ces chauves-souris vocalisent généralement pour se chamailler au sujet de la nourriture, de l’espace pour dormir et des tentatives d’accouplement.

« Ces chauves-souris vivent très longtemps – elles vivent environ 25 ans – et pratiquement toute leur vie est passée dans ce groupe de vie sociale », a déclaré Yartsev. « Donc, la capacité de vivre ensemble dans un groupe et de communiquer les uns avec les autres est une caractéristique inhérente à leur vie. »

Même en laboratoire, les chauves-souris semblent préférer le confort d’une foule, passant généralement la plupart de leur temps physiquement pressées les unes contre les autres dans un groupe serré. Notamment, en additionally de faire des bruits de cliquetis pour l’écholocation, les roussettes égyptiennes ne s’engagent dans aucune forme de communication à longue length et semblent vocaliser aux autres chauves-souris uniquement lorsqu’elles sont regroupées.

« Si vous visitez ces grottes de chauves-souris, vous pouvez simplement lever les yeux et voir des dizaines de milliers d’animaux », a déclaré Yartsev. « Donc, cela n’aurait vraiment aucun sens pour une chauve-souris de crier dans la grotte à une autre chauve-souris. »

L’habitude des chauves-souris de ne vocaliser qu’au sein de groupes sociaux étroits en fait des sujets idéaux pour étudier la interaction de groupe motor vehicle, si une chauve-souris crie lorsqu’elle est dans un groupe, cet appel est très probablement un indicateur que la communication sociale a lieu. Cependant, ce comportement a également posé l’un des nombreux défis procedures à l’équipe de recherche, a déclaré le co-leading auteur de l’étude, Boaz Styr, chercheur postdoctoral au NeuroBat Lab.

« Un gros problème était d’essayer d’identifier quelle chauve-souris a fait une vocalisation, motor vehicle elles passent leur temps en groupes serrés et se cachent parfois », a déclaré Styr. « Même si nous avions des caméras haute résolution enregistrant sous différents angles et de nombreux microphones autour, il pouvait être difficile de déterminer quelle chauve-souris passait un appel à quel moment. »

Au cours des expériences, quatre à huit chauves-souris ont été autorisées à interagir librement dans une enceinte sombre du laboratoire et à vocaliser spontanément. Pour identifier avec précision quelle chauve-souris effectuait chaque vocalisation, l’équipe a développé des capteurs de vibrations sans fil que les chauves-souris pouvaient porter autour du cou, presque comme des colliers, et qui pouvaient détecter les vibrations créées lorsqu’une chauve-souris passait un appel.

« Ces capteurs de vibrations, associés à notre capacité à enregistrer sans fil les données neuronales de plusieurs chauves-souris en même temps, nous ont permis de créer cette expérience dans laquelle les chauves-souris pouvaient se comporter librement et communiquer spontanément », a déclaré Styr. « Faire fonctionner toutes ces choses procedures ensemble était extrêmement difficile, mais cela nous a permis de poser ces questions très importantes. »

Des neurones pour soi et les autres

Dans une série d’expériences, les chercheurs ont permis à des groupes de quatre ou cinq chauves-souris d’interagir librement dans une enceinte sombre du laboratoire, tout en surveillant attentivement les vocalisations et l’activité cérébrale de chaque chauve-souris.

Ils ont découvert que, dans le cortex frontal de chaque chauve-souris – une zone connue pour être impliquée dans la médiation des comportements sociaux chez les animaux et les humains – des ensembles distincts de neurones étaient activés, en fonction de la chauve-souris du groupe vocalisée en d’autres termes, une vocalisation d’une chauve-souris stimulerait l’activité dans un ensemble de neurones, tandis qu’une vocalisation d’une chauve-souris différente stimulerait un ensemble différent de neurones. Ces corrélations étaient si fortes qu’après avoir identifié quels ensembles de neurones correspondaient à quelle chauve-souris, les chercheurs ont pu identifier quelle chauve-souris avait vocalisé uniquement en examinant l’activité neuronale des autres chauves-souris.

 » Ce qui importait à ces neurones individuels était  : ‘ Est-ce que je passe l’appel  ? Ou est-ce que quelqu’un d’autre passe l’appel  ?  » quel que soit le sort de vocalisation, a déclaré Styr. « Les autres neurones n’étaient sensibles qu’au second où une chauve-souris spécifique au sein du groupe parlait. »

Des travaux antérieurs du NeuroBat Lab ont démontré que le cerveau des paires de chauves-souris a tendance à se synchroniser lorsqu’ils socialisent. Dans cette étude, les auteurs ont découvert que pendant la interaction vocale, tout le groupe se synchronise. Cet effet n’a pas été observé lorsque les chauves-souris ont simplement entendu la lecture des mêmes sons, suggérant que ce phénomène était spécifique à la interaction energetic ayant lieu entre les membres du groupe.

Curieusement, le degré de corrélation entre les cerveaux des membres du groupe semblait dépendre de la chauve-souris qui parlait, certaines chauves-souris ayant une synchronisation additionally forte avec des individus spécifiques. Remarquablement, ces schémas intercérébraux ont duré des semaines, représentant vraisemblablement des relations sociales stables entre les individus.

Pour mieux comprendre l’impact de la dynamique sociale sur l’activité cérébrale, les chercheurs ont mené une série d’expériences distinctes dans lesquelles huit chauves-souris ont été autorisées à interagir librement dans un enclos moreover grand. En additionally de surveiller les vocalisations et l’activité neuronale de chaque chauve-souris, ils ont également suivi la place spatiale de chaque chauve-souris par rapport aux autres chauves-souris du groupe.

« Les chauves-souris peuvent reconnaître et avoir des relations sociales stables avec d’autres chauves-souris, même sur de longues périodes et dans des circonstances différentes », a déclaré Rose. « Et parce que nous avions ce groupe de chauves-souris, nous avons décidé de suivre leurs positions dans une zone plus substantial pour voir si cela nous dirait quelque selected sur leurs relations sociales – qui aime qui, et qui sont les chauves-souris les as well as sociables et les moins sociables.  »

Ils ont découvert que, alors que la plupart des chauves-souris « en grappe » passaient presque tout leur temps groupées avec d’autres chauves-souris, quelques chauves-souris « hors grappe » passaient moreover de temps sur le côté, séparées du groupe. Étonnamment, l’équipe a également découvert que le statut dans le cluster ou hors du cluster d’une chauve-souris avait un impression sur l’activité neuronale des autres chauves-souris pendant les vocalisations.

« Nous avons découvert que lorsque les chauves-souris du groupe vocalisaient, elles provoquaient une représentation neuronale beaucoup additionally précise de leur identité chez les autres chauves-souris et provoquaient également un niveau beaucoup as well as élevé de synchronisation cérébrale au sein du groupe », a déclaré Rose. « Donc, bien que ce ne soit pas tout à fait clair ce qui se passe exactement, il semble que le comportement des chauves-souris hors cluster modifie vraiment leur représentation neuronale dans le cerveau des autres chauves-souris. »

Comprendre les fondements neuronaux de la raison pour laquelle certaines personnes peuvent naviguer facilement dans presque toutes les circumstances sociales, tandis que d’autres sont systématiquement ostracisés ou incompris, pourrait avoir des implications majeures pour l’amélioration de la santé mentale humaine, a déclaré Yartsev. Il espère que l’étude inspirera les neuroscientifiques à jeter un regard in addition complet sur la interaction de groupe au sein d’autres mammifères sociaux.

« Souvent, en neurosciences, nous aimons adopter une approche simplifiée et nous concentrer sur un composant d’un processus complexe à la fois », a déclaré Yartsev. « Mais en réalité, le monde social est complexe. Lorsque nous passons du temps avec nos amis, il y a beaucoup d’histoires relationnelles et de bagages qui accompagnent chaque interaction  : ce qui s’est passé hier, avec qui cette personne est amie, remark chaque personne se despatched dans le Et donc, décomposer les choses et les regarder individuellement peut donner une illusion de contrôle mais, en fait.  »

« Nos cerveaux et ceux des animaux ont évolué et luttent constamment avec la complexité de la vie réelle », a ajouté Yartsev. « Personnellement, je crois que pour vraiment comprendre le cerveau, nous devons embrasser cette complexité, plutôt que la craindre, et, en effet, chaque fois que nous l’avons fait, nous avons découvert quelque chose de nouveau et d’excitant. J’espère que cela, ainsi que notre d’autres études, démontrent que nous devons étudier le cerveau dans toute sa complexité. »

Les co-auteurs de l’article incluent Tobias A. Schmid et Julie E. Elie de l’UC Berkeley. Cette recherche a été soutenue par les Nationwide Institutes of Wellbeing (Award DP2-DC016163), le Nationwide Institute of Mental Overall health (Award 1-R01MH25387-01), la New York Stem Mobile Foundation (Award NYSCF-R-NI40), l’Alfred P Sloan Basis (Award FG-2017-9646), the Brain Research Basis (Award BRFSG-2017-09), the Packard Fellowship (Award 2017-66825), the Klingenstein Simons Fellowship, the Human Frontiers Science Plan, the Pew Charitable Trust (Prix 00029645), la Fondation McKnight, la Fondation Dana et la bourse postdoctorale Human Frontiers Science Plan.