Comment les seiches changent-elles instantanément la couleur de leur peau en fonction de ce qu’elles voient et ressentent ?

La seiche est peut-être l’espèce de vie la plus incroyable sur Terre, ou du moins près du sommet de la plupart des listes.

Imaginez une créature sous-marine qui possède trois cœurs, pompe du sang bleu et a une peau qui peut scintiller, changer et briller comme le grand spectacle de Times Square.

La vibrante et mystérieuse Sepia bandensis, ou comme on l’appelle communément, la seiche naine, est au centre d’une étude révolutionnaire.

Créer un atlas du cerveau de la seiche

Sur une période de trois ans, une équipe éclectique de neuroscientifiques, d’experts en données et de concepteurs Web du laboratoire Zuckerman de Columbia s’est engagée dans un projet visant à comprendre le fonctionnement complexe du cerveau de ce fascinant céphalopode.

Leurs efforts ont abouti à la création d’un atlas du cerveau pour la seiche naine. Cette feuille de route cartographie, pour la première fois, les 32 lobes de son cerveau ainsi que sa structure cellulaire unique.

Maîtresse du déguisement, la seiche naine peut changer de motif et de texture de peau en un clin d’œil pour se fondre dans son environnement.

Ce camouflage est dirigé par ce que voit la seiche et son cerveau réagit en contrôlant des centaines de milliers de pixels cellulaires dans sa peau. Cette capacité extraordinaire permet à la seiche de refléter son environnement visuel sur sa propre peau.

Le laboratoire de Richard Axel se lance dans une quête pour comprendre le fonctionnement de ce processus exceptionnel. Selon Axel, comprendre comment l’information visuelle est traitée dans le cerveau, que ce soit chez les céphalopodes ou chez l’homme, est l’un des défis les plus convaincants des neurosciences.

Afin d’étudier les mécanismes neuronaux du camouflage de la seiche, le laboratoire Axel a dû enregistrer l’activité neuronale du cerveau de la seiche. Mais pour extraire les informations les plus significatives, une carte du cerveau était nécessaire, et jusqu’à présent, une telle carte n’était pas disponible.

Construire la Cuttlebase

Dans le cadre de leurs recherches, ils ont travaillé à la construction d’un atlas neuroanatomique du cerveau de la seiche naine. Leurs découvertes ont été publiées en ligne dans Current Biology, et ils ont lancé un site Web correspondant, Cuttlebase.org.

Tessa G. Montague, première auteure de l’article et stagiaire postdoctorale dans le laboratoire d’Axel, a déclaré : « L’une de mes approches préférées pour en savoir plus sur le cerveau consiste à étudier des créatures hautement spécialisées dans des comportements ou des tâches particuliers… »

Montague a ensuite exprimé l’espoir que l’atlas du cerveau aidera la communauté scientifique à comprendre les mécanismes utilisés par la seiche pour s’exprimer à travers sa peau, ce qui conduira à une meilleure compréhension du fonctionnement de n’importe quel cerveau.

Le développement de Cuttlebase a nécessité un groupe diversifié d’experts spécialisés dans les neurosciences, l’imagerie tissulaire, la programmation informatique, l’anatomie et la conception Web.

Les IRM des cerveaux de seiche ont jeté les bases

Les bases de l’atlas du cerveau ont été posées à l’aide d’examens IRM de huit seiches. Un algorithme d’apprentissage en profondeur a été utilisé pour différencier les données liées au cerveau des tissus environnants lors de l’analyse.

Selon Sabrina Gjerswold-Selleck, co-auteur de l’article, l’équipe a pu adapter une technique issue de travaux antérieurs sur des scintigraphies cérébrales de souris. Elle a déclaré: « Nous avons été surpris de voir à quel point nous avons pu adapter la technique. »

La tâche de définir les limites de chaque lobe cérébral de la seiche a été complétée en comparant les IRM à quelques images cérébrales étiquetées des années 1960. Cet énorme effort a abouti à des centaines d’images en niveaux de gris représentant les contours des régions du cerveau.

Les chercheurs ont ensuite utilisé des techniques histologiques pour mettre à jour leur atlas cérébral, offrant une résolution cellulaire. Cela impliquait de colorer des sections de cerveaux de seiches pour marquer les emplacements des neurones, des cellules gliales et des axones.

Finalement, les huit images cérébrales de seiche ont été fusionnées en un seul atlas. Ils ont identifié 32 lobes au total. Chaque lobe a des fonctions et des comportements biologiques spécifiques.

« L’objectif principal de l’article est de rendre compte de l’outil de visualisation et de recherche, Cuttlebase, et de le rendre disponible gratuitement et facilement accessible à tous », a déclaré Montague.

Cuttlebase est une ressource incroyable pour tous

Les fonctionnalités conviviales de Cuttlebase permettent à chacun d’accéder et d’en apprendre davantage sur le cerveau de la seiche et son fonctionnement complexe. Cuttlebase a tout, des coupes histologiques détaillées de différentes régions du cerveau à un modèle 3D zoomable du cerveau et même un modèle complet des 26 organes de la seiche.

Le site Web offre une expérience immersive et éducative. Tout cela est fait dans le but d’aider les chercheurs du monde entier à approfondir leur compréhension du cerveau de la seiche.

Sukanya Aneja et Dana Elkis, membres de l’équipe de Cuttlebase et co-auteurs de l’article, ont joué un rôle de premier plan dans la création du site Web. Aneja a partagé les défis auxquels ils ont été confrontés pour rendre les données complexes conviviales et attrayantes pour les scientifiques et les non-scientifiques.

Elkis a ajouté que le site devait intégrer des vidéos, des images, des modèles 3D, des illustrations, des graphiques et des diagrammes pour offrir une compréhension complète de leurs recherches.

Isabelle Rieth, ancienne membre de l’équipe de Cuttlebase, a apporté ses compétences en conception pour s’assurer que le site Web n’était pas seulement informatif mais aussi visuellement attrayant. Le résultat est un site rempli de couleurs vives, aidant les utilisateurs à comprendre ce qu’ils voient.

L’équipe de recherche reste en admiration devant l’étonnante seiche

Malgré le travail considérable et les défis auxquels les collaborateurs ont été confrontés pour mener à bien ce projet, leur fascination pour la seiche naine est restée intacte.

Montague a partagé son émerveillement en regardant les seiches, déclarant: « Lorsqu’elles se camouflent ou communiquent entre elles, elles vous révèlent efficacement sur leur peau ce qu’elles voient et ce qu’elles ressentent. »

Les résultats de ce projet ambitieux ont ouvert les portes à une meilleure compréhension de la seiche naine et ont potentiellement mis en lumière le fonctionnement plus large du cerveau.

Grâce à leurs efforts, le laboratoire Axel et toutes les personnes impliquées ont fourni une ressource précieuse pour l’exploration et l’étude continues de ce céphalopode remarquable.

En savoir plus sur la seiche

Les seiches, ou l’ordre Sepiida, sont des créatures marines qui appartiennent à la catégorie plus large des céphalopodes, qui comprend également les calmars, les poulpes et les nautiles.

Ils sont réputés pour leur intelligence et leurs attributs physiques uniques, tels que leurs pupilles en forme de W, leur peau qui change de couleur et leur coquille interne appelée os de seiche.

Voici quelques aspects clés de la seiche :

La biologie

Les seiches ont des corps mous et une coquille interne unique, l’os de seiche, qui aide à contrôler la flottabilité en modifiant le rapport gaz/liquide à l’intérieur de l’os poreux. Leurs corps sont souvent larges et aplatis avec une nageoire qui borde le corps et aide à nager. Ils ont huit bras et deux tentacules plus longs qui sont généralement cachés, qu’ils utilisent pour attraper des proies.

Vision

Les seiches ont des yeux très développés, qui sont censés être complètement développés avant la naissance. Cela permet aux bébés seiches d’observer leur environnement tout en restant dans l’œuf. Bien qu’elles soient daltoniennes, les seiches possèdent l’un des systèmes visuels les plus sophistiqués du règne animal. Ils peuvent percevoir la lumière polarisée et ont un large champ de vision.

Changement de couleur et camouflage

Les seiches sont célèbres pour leur capacité à modifier rapidement la couleur et le motif de leur peau. Ils peuvent utiliser cette capacité pour communiquer ou, plus communément, pour se camoufler afin de se protéger des prédateurs.

Ceci est le résultat de cellules spécialisées – chromatophores, iridophores et leucophores – situées dans la couche supérieure de la peau et pouvant être contrôlées pour créer des motifs complexes et dynamiques.

Alimentation et chasse

Les seiches sont carnivores. Leur régime alimentaire se compose principalement de petits mollusques, crabes, crevettes, poissons, poulpes, vers et autres seiches. Ils chassent furtivement, se faufilant ou attirant leur proie avant de la saisir avec leurs tentacules.

la reproduction

Les seiches se reproduisent sexuellement, les mâles courtisant généralement les femelles avec des couleurs éblouissantes. Après l’accouplement, la femelle pond ses œufs sur le fond marin, les cachant souvent dans des crevasses ou sous des rebords. La seiche a un cycle de vie relativement court, vivant en moyenne de un à deux ans.

Intelligence

Les seiches sont considérées comme très intelligentes parmi les invertébrés, démontrant un degré élevé d’apprentissage, d’adaptation et d’utilisation de la mémoire. Ils sont connus pour résoudre des labyrinthes, imiter d’autres animaux et même utiliser des outils.

Des menaces

Les prédateurs naturels de la seiche comprennent les dauphins, les requins, les poissons, les phoques, les oiseaux de mer et d’autres seiches. Les humains pêchent également la seiche pour se nourrir et, dans certains endroits, elle est considérée comme un mets délicat. Les os de seiche sont souvent utilisés comme supplément de calcium pour les oiseaux de compagnie. La pollution et la destruction de l’habitat menacent également les populations de seiches.

Bien que ces informations donnent un aperçu de la seiche en tant que groupe, il convient de noter qu’il existe une grande diversité au sein de cette classification. Différentes espèces de seiches peuvent varier considérablement en taille, durée de vie, comportement et autres caractéristiques.