Grâce à de récentes informations sur le comportement de déplacement, le projet ANT NAVIGATION financé par l'UE nous rapproche de la prochaine génération de découvertes neuroscientifiques.
La plupart des espèces animales, dont les êtres humains, reposent sur la capacité à se déplacer dans leur environnement. En effet, la survie en dépend souvent, comme lorsqu'il s'agit de chercher de la nourriture.
La capacité de se déplacer efficacement nécessite de combiner des informations provenant de différentes sources (intégration multimodale). Ce facteur a souvent été considéré comme révélateur d'un fonctionnement cognitif de haut niveau, étant donné qu'il suppose des aptitudes d'analyse, de comparaison et de jugement pour en arriver aux meilleures stratégies, parallèlement à la capacité d'apprendre et de se souvenir.
Néanmoins, la recherche indique que le comportement de déplacement complexe pourrait ne pas mobiliser l'énergie cérébrale qui était requise selon les précédentes études. Financé par l'UE, le projet ANT NAVIGATION s'est penché sur cette hypothèse en étudiant de près les fourmis. Selon le Dr. Paul Graham, le coordinateur de la recherche, la valeur de l'étude des fourmis était précisément la suivante: "L'évolution des insectes avec des ressources neuronales limitées a démontré des stratégies économiques par lesquelles les problèmes pourraient être résolus." Cela implique une compréhension plus précise du fonctionnement du déplacement des insectes tout en offrant également des informations sur les moyens économiques par lesquels les cerveaux traitent et utilisent les informations de façon générale, notamment chez les hommes.
Intégration multimodale dans le déplacement de la fourmi butineuse du désert
Le Dr. Graham et son équipe ont exploré de près le comportement de ces fourmis en Espagne du Sud et en Tunisie. D'abord, selon lui, les fourmis butineuses "font peu de choses dans leur vie, hormis se déplacer." Ensuite, ces fourmis sont solitaires et ne reposent donc pas sur des indices sociaux comme les produits chimiques. Associé au fait que le paysage désertique offre peu d'informations sur les indices visuels, toutes les caractéristiques présentent une opportunité unique d'étudier les techniques de déplacement.
Étant donné que les fourmis du désert recherchent leur nourriture, la tendance était de supposer que la stratégie principale de déplacement leur permettant de retrouver sans problème leur point de départ, habituellement leur nid constituait leur chemin d'intégration (Path Integration). Cela a été comparé à la technique maritime consistant à mettre continuellement à jour la distance à partir d'un point de départ, dans la direction du voyage, pour fournir une orientation. Cette technique a été démontrée grâce à des expériences passées faisant varier l'apparition du soleil pour altérer la perception de la direction, ou augmentant la longueur des pattes des fourmis, leur permettant ainsi de dépasser leur cible de retour (par exemple, leur nid).
Une des contributions du projet ANT NAVIGATION portait sur le suivi attentif des mouvements de fourmis. "Nous étions un des premiers groupes à enregistrer non seulement les chemins des fourmis mais aussi leur vitesse lorsqu'elles étaient guidées par le Path Integration et au cours de leurs premières étapes d'apprentissage sur d'autres indices environnementaux. Cette tâche était simple, mais n'avait pas été effectuée jusqu'à présent", explique le Dr Graham.
En surveillant la vitesse des fourmis, le projet a pu suggérer qu'elles suivent une règle intégrée. Cette dernière établit un lien entre leur vitesse et l'importance d'un site. En conséquence, les fourmis se donnent le temps nécessaire pour assimiler des informations visuelles de qualité supérieure des lieux clés. Comme le Dr. Graham l'affirme, "C'est passionnant car cela montre comment les fourmis équilibrent les avantages relatifs des différentes sources d'information sans avoir à 'penser' à la valeur de ces informations."
Les connaissances partagées pour un grand pas en avant
Concernant l'impact du projet ANT NAVIGATION, le Dr. Graham souligne qu'une meilleure compréhension du calcul impliqué dans les stratégies de déplacement des insectes peut mieux informer la conception de petits robots autonomes qui pourraient un jour prendre modèle sur le comportement des insectes. "Nous travaillons en étroite collaboration avec des ingénieurs afin que les observations de nos études biologiques puissent être traduites en robotique", explique-t-il.
Les sciences biologiques ont beaucoup appris sur le fonctionnement des organismes grâce à l'étude de ce que l'on appelle les "systèmes modèles", comme les mouches et les souris. Par ailleurs, certains animaux ont fait l'objet d'études poussées concernant leur capacité fonctionnelle spécialisée, à l'exemple des fourmis du désert pour la navigation visuelle.
Pour faire progresser la science, le Dr Graham souligne le besoin de réaliser une synthèse de la science comportementale et des connaissances scientifiques. "Nous espérons pouvoir bientôt manipuler les circuits neuraux des fourmis navigantes et mettre en relation nos résultats clés avec les connaissances acquises sur les circuits neuronaux des mouches. Cela représentera un immense pas en avant en matière de neurosciences et apportera de l'espoir pour des petits robots vraiment autonomes qui pourraient servir à des applications telle que la surveillance suite à une catastrophe et le contrôle dans le secteur agricole", explique-t-il.
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