Le cervelet est situé à la base du crâne, juste au-dessus du point de rencontre de la moelle épinière et du cerveau. Bien que le cervelet ne représente qu’environ 10 % de la masse totale du cerveau, il est densément rempli de neurones : près de 80 % des neurones du cerveau se trouvent ici.
Le cervelet était principalement connu pour son rôle essentiel dans la coordination des mouvements volontaires, le maintien de l’équilibre et le contrôle musculaire adéquat. Sa fonction a longtemps été associée à l’exécution physique des mouvements, aidant à réguler l’activité motrice et à garantir que les mouvements soient fluides et coordonnés.
Cependant, les progrès récents en neurosciences suggèrent que le rôle du cervelet pourrait inclure des fonctions cognitives plus complexes que le contrôle moteur. Ce rôle potentiel plus large inclut des aspects de la pensée, de l’apprentissage et de la mémoire, fonctions historiquement attribuées à d’autres parties du cerveau, comme le cortex cérébral.
Motivés par ces nouvelles découvertes, des neuroscientifiques de la faculté de médecine de l’université de Pittsburgh et de l’université de Columbia ont mené une étude pour découvrir comment le cervelet aide à apprendre de nouvelles tâches basées sur des récompenses. Leurs recherches reposaient sur l’hypothèse selon laquelle le cervelet pourrait être impliqué dans la formation de nouvelles associations visuomotrices – des liens entre voir quelque chose et réagir avec un mouvement spécifique – renforcées par des récompenses.
« L’hypothèse de longue date concernant la fonction du cervelet était qu’il contrôle uniquement la façon dont nous bougeons. Mais maintenant nous savons que certaines parties du cervelet sont connectées et semblent avoir co-évolué avec les zones du cerveau qui contrôlent notre pensée », a déclaré la co-chercheuse Andreea Bostan, professeure adjointe au département de neurobiologie de Pitt. . « Comme le cervelet utilise les informations d’erreur pour améliorer progressivement le mouvement, il a été émis l’hypothèse qu’il apporte une contribution similaire aux fonctions cognitives.
Dans l’étude, des singes ont été entraînés à associer des signaux visuels spécifiques à des mouvements spécifiques de la main pour recevoir une récompense, une gorgée de jus. Cette configuration a testé leur capacité à former de nouvelles associations visuomotrices, ou liens, entre ce qu’ils voient et la façon dont ils devraient se déplacer. Les chercheurs se sont concentrés sur une zone spécifique du cervelet connue sous le nom de cervelet latéral postérieur, considérée comme essentielle à ce type d’apprentissage.
Une expérience critique impliquait la désactivation temporaire de cette zone du cervelet avec un médicament qui bloque l’activité nerveuse normale. Lorsque cette partie du cervelet était active, les singes apprenaient relativement rapidement de nouvelles associations entre symboles et mouvements, généralement en 50 à 70 essais. Cependant, lorsque la région cérébelleuse était inactivée, l’apprentissage était considérablement altéré ; cela a pris beaucoup plus de temps et s’est avéré moins efficace, ce qui suggère que cette région du cerveau est nécessaire au traitement des récompenses qui stimulent l’apprentissage.
Il est intéressant de noter que cette déficience était spécifique à l’apprentissage de nouvelles tâches. Les singes ont toujours bien performé dans les tâches précédemment apprises, ce qui suggère que le rôle du cervelet dans l’apprentissage est spécifique à l’acquisition de nouvelles informations et compétences plutôt qu’à l’exécution de compétences établies.
De plus, l’étude a montré que l’inactivation d’autres zones du cervelet n’affectait pas l’apprentissage, ce qui souligne que toutes les parties du cervelet ne sont pas impliquées dans ce processus. Cette spécificité suggère que différentes régions cérébelleuses ont des fonctions différentes et ne sont pas universellement impliquées dans tous les types d’apprentissage et de mouvement.
Ainsi, « lorsque vous désactivez cette région du cervelet, vous altérez l’apprentissage », a déclaré Bostan. « C’est beaucoup plus lent, il y a beaucoup plus de tentatives et les performances n’atteignent pas le même niveau. » Il s’agit d’un exemple concret de la manière dont le cervelet utilise les informations de récompense pour façonner les fonctions cognitives chez les primates.
Ces découvertes sont révolutionnaires car elles redéfinissent notre compréhension du cerveau, illustrant son rôle dans les fonctions cognitives telles que l’apprentissage et la mémoire, qui va au-delà de son association traditionnelle avec le mouvement physique. Cela peut avoir des implications importantes pour les stratégies éducatives et les approches de réadaptation liées au dysfonctionnement cérébelleux.
Pour les personnes atteintes de troubles cérébelleux, cette étude suggère que certaines de leurs difficultés à apprendre de nouvelles tâches pourraient être liées non seulement à des difficultés de coordination physique, mais également à un traitement altéré de la récompense dans le cervelet. La compréhension de ces mécanismes ouvre de nouvelles opportunités pour des thérapies ciblées qui pourraient améliorer l’apprentissage et l’adaptation des individus concernés.
« Notre étude fournit des preuves claires que le cervelet est important non seulement pour apprendre à effectuer des actions habiles, mais également pour savoir quelles actions sont les plus utiles dans certaines situations », a déclaré Bostan. « Cela aide à expliquer certaines difficultés non motrices chez les personnes atteintes de troubles cérébelleux. »
