Odeur et couleur, même combat express
Un pré d'été ne revient pas en mémoire comme une simple image : avec elle reviennent l'odeur de l'herbe et la chaleur du soleil. Le cerveau colle les sensations en une image unique, et celle-ci tient plus solidement que chacune prise séparément. Mais comment exactement les neurones cousent-ils le visuel à l'olfactif est longtemps resté une énigme.
Des biologistes ont pris des mouches drosophiles de laboratoire et leur ont appris à associer certaines couleurs et odeurs à un événement agréable (du sucre) ou désagréable (un choc électrique). Puis ils ont testé la mémoire : les mouches entraînées sur les deux caractéristiques à la fois se souvenaient mieux de la couleur et de l'odeur séparément que celles entraînées sur une seule. L'expérience multisensorielle ne se contente pas d'additionner les impressions — elle renforce chacune d'elles.
La clé de l'énigme a été trouvée dans le corps pédonculé — le centre de la mémoire des insectes. On y trouve les cellules de Kenyon (du nom du scientifique qui les a découvertes), et habituellement certaines réagissent aux odeurs, d'autres aux images visuelles. Après un apprentissage associant couleur et odeur, les cellules visuelles commençaient à aider à se souvenir de l'odeur, et vice versa. Comme si l'on avait posé une aiguillage entre deux voies ferrées.
Cet aiguillage, semble-t-il, est construit par les neurones sérotoninergiques DPM. Ils sont largement répartis dans le corps pédonculé et peuvent relier des flux auparavant séparés. Et c'est la dopamine — la substance libérée lors du renforcement (sucre ou choc électrique) — qui leur en donne la permission. La dopamine lève temporairement l'inhibition des neurones APL voisins, et le pont entre les zones de mémoire devient praticable. Ainsi la couleur se tisse dans le souvenir de l'odeur, et l'odeur dans le souvenir de la couleur.
La mémoire cesse d'être un sentier étroit pour devenir une large route. Un seul signal — un parfum familier — peut faire resurgir toute la scène, avec ses couleurs et l'émotion ressentie. C'est précisément pour cela que le pré de l'enfance revit si intensément, rien qu'à sentir l'herbe coupée.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.28007
Associating multiple sensory cues with a single experience or object is a fundamental process that improves object recognition and memory performance. However, neural mechanisms that bind sensory features during learning and augment memory expression are unknown. Here we demonstrate multisensory appetitive and aversive memory in Drosophila. Combining colours and odours improved memory performance, even when each sensory modality was tested alone. Temporal control of neuronal function revealed visually-selective mushroom body Kenyon Cells (KCs) to be required for enhancement of visual and olfactory memory recall after multisensory training. Synapse-level connectomics suggests that valence-relevant dopaminergic reinforcement could permit the KC-spanning serotonergic DPM neurons to bridge between previously modality-selective KC streams. Consistent with this model, DPM transmission is uniquely required during multisensory memory formation and for enhanced expression of olfactory memory afterwards. In addition, signalling via the DopR1 dopamine receptor is required in APL neurons, suggesting that reinforcing dopamine could locally release GABA-ergic inhibition to permit bridging microcircuits to function. Cross-modal binding thereby expands the KCs representing the olfactory memory engram into those representing the colour. We propose that broadening of the engram improves memory performance after multisensory learning and permits a single sensory feature to retrieve the memory of the multimodal experience.
Les drosophiles distinguent les couleurs aussi bien que nous : leurs yeux sont réglés sur l'ultraviolet, le bleu et le vert, et dans les expériences on leur présentait des diodes électroluminescentes vertes et bleues.