Mesures d’électroencéphalographie chez les ouistitis éveillés à l’écoute des vocalisations conspécifiques

Les primates utilisent des vocalisations spécifiques à l’espèce pour transmettre des informations biologiquement importantes, telles que l’état émotionnel de l’appelant ou son intention de maintenir des liens sociaux, la présence de prédateurs ou d’autres situations dangereuses. L’étude des mécanismes neuronaux sous-jacents à la perception de la vocalisation chez les primates non humains riches en voix peut nous fournir des indices essentiels pour mieux comprendre les origines évolutives du langage humain.

Les ouistitis communs sont de petits primates originaires d’Amérique du Sud. Ces dernières années, les ouistitis ont été de plus en plus utilisés comme animaux modèles, aux côtés des singes macaques, en raison de leur grande reproductivité, de leur facilité d’utilisation grâce à leur petite taille et du développement de techniques transgéniques utiles ^1,2,3. En plus de leur utilité en tant que modèles de maladie, une communication vocale riche au sein des groupes est une autre caractéristique unique de cette espèce 4,5,6,7. Les ouistitis échangent régulièrement des signaux vocaux pour communiquer avec leurs congénères invisibles dans la forêt. En examinant l’activité cérébrale impliquée dans la perception et la production vocales chez les ouistitis, nous pouvons déterminer comment ils traitent les informations auditives de leurs propres appels ou de leurs appels conspécifiques dans le cerveau et identifier les circuits neuronaux impliqués. Des études antérieures ont démontré une activité neuronale dans le cortex auditif primaire ^8,9,10,11,12 et le cortex frontal^13,14 impliqués dans la production vocale chez les ouistitis. De plus, ces réponses neuronales excitées et supprimées ont été modulées par les interactions auditives-vocales dans le cortex auditif primaire ^8,10. Ces études ont fourni des données détaillées sur l’activité neuronale au niveau du neurone unique à l’aide de méthodes d’enregistrement invasives. De nombreuses études ont examiné plus en détail l’activité neuronale impliquée dans la production vocale du ouistiti ; Cependant, la perception vocale reste mal comprise^15,16.

Plusieurs études non invasives d’imagerie cérébrale ont élucidé les mécanismes neuronaux du traitement vocal chez les ouistitis 17,18,19 ; Leur haute résolution spatiale est un avantage, cependant, maintenir les animaux en état d’éveil pendant le balayage nécessite des techniques avancées. Cependant, plus récemment, Jafari et al. ont identifié des régions frontotemporales impliquées dans la perception vocale chez les ouistitis éveillés à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf)¹⁹. Presque toutes les expériences visant à élucider les fonctions cérébrales impliquées dans la perception et la production vocales chez l’homme ont été menées à l’aide de méthodes non invasives, telles que l’électroencéphalographie du cuir chevelu (EEG), la magnétoencéphalographie (MEG)^20,21 et l’IRMf 22,23,24. De nombreuses études chez l’homme ont étudié l’activité cérébrale liée à la perception vocale à l’aide de l’EEG. La plupart de ces études se sont concentrées sur les informations émotionnelles 25,26,27 et la saillance des mots émotionnels ²⁸, les résultats révélant des changements dans les potentiels liés aux événements pendant la perception vocale²⁹. L’électrocorticographie (ECoG) et l’enregistrement de neurones uniques à l’aide d’électrodes implantées intracrâniennes chez l’homme n’ont été réalisés que dans un nombre limité d’expériences chez des patients subissant un traitement neurochirurgical^30,31.

Une perspective évolutionniste comparant les humains aux singes est importante pour comprendre les mécanismes neuronaux uniques sous-jacents à la perception et à la production vocales qui se sont développés chez les humains. Pour comparer directement les mécanismes neuronaux impliqués dans la perception de la parole et la vocalisation chez les primates non humains riches en voix, tels que le ouistiti, avec les humains, il est important de comparer les données entre les deux espèces en utilisant la même méthode. L’IRM fonctionnelle permet l’imagerie de l’ensemble du cerveau et a une résolution spatiale élevée. Il a l’avantage d’enregistrer l’activité perpendiculairement au crâne ou dans des régions profondes difficiles à enregistrer avec l’EEG ou la MEG. Cependant, l’appareil d’IRM est coûteux à installer et à entretenir, et il existe de nombreuses restrictions sur les stimuli qui peuvent être présentés en raison de la nature de l’appareil. En comparaison, l’EEG, les potentiels liés aux événements (ERP) et le MEG ont une résolution temporelle élevée, ce qui les rend utiles pour analyser le traitement vocal des séries temporelles. En particulier, l’EEG présente les avantages d’une grande mobilité et de la possibilité d’être utilisé dans une variété de contextes expérimentaux, d’un coût relativement faible et de la nécessité d’un seul opérateur.

Étant donné qu’une grande quantité de données EEG a déjà été obtenue chez l’homme, des méthodes de mesure EEG utilisant des paradigmes non invasifs sont nécessaires pour les primates non humains. Notre groupe de recherche a mis au point une méthode unique d’enregistrement EEG non invasive utilisant des tubes³² pour les macaques et les ouistitis. Ici, nous rapportons plusieurs nouvelles découvertes concernant le traitement auditif chez les primates non humains 33,34,35,36,37. Pour caractériser l’activité cérébrale en réponse à des vocalisations spécifiques à l’espèce chez les ouistitis, nous avons construit un système expérimental permettant d’enregistrer de manière non invasive l’activité cérébrale à l’aide d’électrodes placées sur le cuir chevelu. Dans cette étude, nous décrivons la méthode de mesure EEG pour les ouistitis.