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Les sportifs et les libellules partagent l’attention sélective

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Comme de nombreux primates (dont nous faisons partie), les libellules possèdent une attention sélective : elles peuvent focaliser leurs sens sur une cible tout en négligeant le reste. L'unique neurone impliqué dans le filtrage des informations visuelles vient d'être identifié pour la première fois chez un invertébré !

Les libellules du genre Hemicordulia peuvent être observées dans le sud de l'Asie, en Afrique et en Australie. Ces insectes ont une très bonne vision. © boobook48, Flickr, cc by nc nd 2.0

Les footballeurs professionnels pratiquent aisément leur sport favori au milieu de stades bondés et bruyants, donc remplis de stimuli visuels variés. Leur secret pour bien appréhender les mouvements du ballon repose sur un élément clé : l'attention sélective. Derrière ces deux mots se cache une mécanique neuronale particulièrement bien étudiée chez les primates. Que se passe-t-il concrètement ? Les mécanismes de perception (vue, ouïe, etc.) se focalisent exclusivement sur un stimulus donné, oubliant au passage qu'il en existe d'autres.

Les libellules sont de redoutables prédateurs qui apprécient notamment des mouches volant en essaim. Mais comment opèrent-elles pour attraper leurs proies ? Au moins deux possibilités existent. Ces odonates pourraient par exemple simplement foncer dans le groupe de diptères en se contentant d'attraper une proie passant à proximité de leurs mandibules. À l'inverse, les libellules pourraient également sélectionner une victime précise puis la pourchasser. Selon Steven Wiederman et David O'Carroll de l'université d'Adélaïde (Australie), cette seconde possibilité serait la bonne. Comme les footballeurs, les libellules savent utiliser l'attention sélective...

En plus de ce résultat, ces deux chercheurs sont parvenus à identifier le neurone impliqué dans ce mécanisme chez les libellules Hemicordulia tau. Il s'agirait d'une grande première pour un invertébré. Leurs résultats sont publiés dans la revue Current Biology.

Les libellules peuvent réaliser de véritables prouesses en vol. Certains de ces insectes atteignent une vitesse de pointe de 36 km/h à l’horizontale, contre 22 km/h pour le frelon, et 5,4 km/h à la verticale, contre 1,44 km/h au plus pour les autres insectes volants. © bpmm, Flickr, cc by nc nd 2.0

Décrypter les rouages du cerveau de la libellule

Des sondes en verre 1.500 fois plus fines qu'un cheveu ont été placées à l'intérieur d'un neurone intervenant dans la perception visuelle chez plusieurs insectes. Elles permettent d'enregistrer l'activité de ces cellules nerveuses en présence d'un ou plusieurs stimuli. Des proies ont alors été placées individuellement en différents points du champ de vision des libellules puis bougées. Les réponses neuronales, qui dépendent des mouvements des leurres, ont alors été décryptées. 

Deux cibles différentes ont ensuite été placées simultanément dans le système. Au-delà d'un temps de réflexion, seuls les mouvements d'une des proies fictives ont provoqué l'émission de signaux électriques chez les odonates, indépendamment de la taille ou du contraste de l'objet. Les déplacements du second leurre n'ont pas entraîné de réponse neuronale. Conclusion, CSTMD1, la cellule nerveuse incriminée, intervient dans le choix des cibles puis dans le filtrage de toutes les informations visuelles perçues. Elle ne laisse passer que les données en provenance de la proie choisie. Ce mécanisme serait redoutable, puisqu'en milieu réel, 97 % des attaques de libellule se soldent par la capture de la cible.

Les experts en robotique pourraient être intéressés par cette découverte qui fournit de précieuses informations sur le fonctionnement du ganglion cérébral des insectes. Celui-ci serait en effet plus facile à modéliser que celui d'un vertébré. Grâce aux libellules, dont l'apparition sur Terre remonte à 325 millions d'années, le développement d'un nouveau système de gestion de la vision pourrait par exemple permettre à un automate de focaliser plus efficacement son attention sur un objet en approche comme une balle.

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