Lorsque l’on part de chez soi pour aller à la banque en passant par la boulangerie, la grand-mère et la crèche, pas toujours facile de trouver son chemin de retour. Comment notre cerveau fait-il, et pourquoi y a-t-il tant de différences entre les individus ?
Notre cerveau fait un calcul vectoriel pour retrouver son chemin
Une grande partie du concept tient dans ces trois petits mots : intégration du chemin. Il s’agit d’un traitement cognitif inconscient qui permet de condenser des informations complexes en une information simple. Ces informations complexes, ce sont des données intégrées par le cerveau, notamment proprioceptives, comme le mouvement de nos jambes lorsque l’on marche ou que l’on court, mais aussi visuelles, comme le défilement du paysage et l’intégration des repères visuels, tel que le passage devant l’église du village.
Ces informations sont intégrées et condensées en un vecteur simple, notre “sens de l’orientation”. Autrement dit, notre cerveau prend en compte toutes ces informations et établit un calcul dont le résultat nous permet de savoir comment faire pour rentrer chez nous. Ce calcul, c’est une sorte d’addition vectorielle : si l’on additionne les vecteurs sinueux, on peut retrouver le chemin à vol d’oiseau vers le point de départ en le reliant au point d’arrivée.
L’intégration du chemin se fait par une sorte de calcul vectoriel. Crédits : Chiswick Chap / wikimedia
Des cellules de lieu, de grille et de direction
Trois types de cellules dans notre cerveau permettent d’intégrer ces informations. Les premières sont les cellules dites “de lieu”, situées dans l’hippocampe et qui s’activent lorsque l’on pense à un lieu particulier. Les deuxièmes sont appelées cellules de “grille”, dans le cortex entorhinal, qui envoient des informations de calcul de déplacements à l’hippocampe. Finalement, le corps ellipsoïde, une petite structure ovale au centre du cerveau, intègre les changements de direction. La découverte des deux premiers types ont d’ailleurs permis à John O’Keefe, May-Britt Moser et Edvard I. Moser d’obtenir le prix Nobel de physiologie et médecine en 2014.
Pas besoin d’un gros cerveau pour se retrouver
Si le calcul effectué semble complexe, il est pourtant aussi effectué par de tous petits cerveaux, notamment celui de fourmis du désert qui peuvent faire de très longs chemins en zig-zag et retourner quasiment en ligne droite à la fourmilière. Tout cela sans repère visuel, puisque le désert n’en possède pas beaucoup. La preuve que l'information est très condensée.
Ce trajet d’une fourmi du désert depuis son nid N à sa nourriture F s’est fait sur 354,5 mètres avant de retourner facilement au point de départ en 113,2 mètres, presque en ligne droite. Crédits : Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America / Müller.
C’est aussi une question d’apprentissage
Même si ce mécanisme d’intégration du chemin est inné, l’apprentissage joue aussi un rôle. En effet, une étude a montré que l’hippocampe des chauffeurs de taxi londoniens, qui ont eu un entraînement intensif de leur sens de l’orientation, est plus développée que celle de chauffeurs de bus, dont le chemin reste toujours le même. Il y a donc une partie innée, mais l'entraînement permet d'améliorer cette capacité, ainsi en partie acquise.
