Le cervelet encode les connaissances préalables pour prédire les événements futurs

Cette recherche pionnière fournit les premières preuves directes de la façon dont le cerveau stocke et utilise les connaissances statistiques sur les schémas environnementaux. Le cervelet, traditionnellement connu pour le contrôle moteur, apparaît comme un ordinateur probabiliste sophistiqué qui apprend de l'expérience.

Les chercheurs ont étudié le conditionnement du clignement des yeux chez la souris, par lequel les animaux apprennent à cligner en réponse à des stimuli prédictifs. Ils ont découvert que les cellules de Purkinje du cervelet ne contrôlent pas seulement les réponses motrices — elles encodent également les schémas statistiques de la survenue des événements. Ces cellules apprennent les distributions de probabilité des variables temporelles et les stockent sous forme de connaissances préalables.

Le principal résultat est que les cellules de Purkinje utilisent à la fois la signalisation par potentiels d'action simples et complexes pour représenter ces statistiques apprises. Face à des informations sensorielles incertaines, le cervelet s'appuie davantage sur ces connaissances préalables stockées pour générer des réponses motrices appropriées. La modélisation computationnelle a révélé des mécanismes de plasticité antagonistes qui permettent à ces cellules d'acquérir et de mettre à jour leurs connaissances statistiques.

Cette découverte fait progresser notre compréhension de l'inférence bayésienne dans le cerveau — la manière dont les circuits neuronaux combinent de façon optimale des données sensorielles incertaines avec des attentes apprises. Le cervelet apparaît comme étant idéalement positionné pour apprendre les probabilités environnementales et les intérioriser sous forme de connaissances prédictives, suggérant ainsi des rôles plus étendus, au-delà des fonctions motrices traditionnelles, dans les processus cognitifs nécessitant l'apprentissage statistique et la prédiction.