Les passionnés d’oiseaux qui se lèvent à l’aube depuis des années pour aller observer les petites bêtes cachées dans le feuillage des arbres ont développé une expertise qui a laissé des traces dans leur cerveau. Une nouvelle étude parue dans The Journal of Neuroscience révèle que certaines régions du cerveau de ces ornithologues amateurs, mais chevronnés, présentent une structure plus dense et une organisation plus complexe que chez les personnes novices en la matière. Conclusion : apprendre à identifier les différentes espèces de la faune aviaire et développer cette expertise modifient le cerveau, et ce, grâce à la grande plasticité de ce dernier.

Lors d’études précédentes, les chercheurs avaient remarqué que les novices en observation ornithologique portaient surtout attention aux couleurs des oiseaux, contrairement aux experts, qui se concentraient plutôt sur d’autres caractéristiques plus subtiles, comme la forme du bec, qui constituent de meilleurs critères pour identifier un oiseau.

Cette fois, les mêmes chercheurs ont eu recours à l’imagerie cérébrale par résonance magnétique, qui leur a permis de voir des changements structuraux au niveau du cortex, la surface du cerveau, des grands connaisseurs d’oiseaux. Seules certaines régions du cortex, soit les cortex préfrontal, frontal et pariétal, sont apparues « plus compactes, voire plus densément organisées », explique Erik A. Wing de l’Université York de Toronto, premier auteur de l’article. L’une de ces régions intervient dans la perception visuelle des objets, précise-t-il. « Elle permet d’interpréter les informations visuelles présentes dans l’environnement. » Les autres régions sont impliquées dans les processus de l’attention qui sont sollicités quand nous concentrons notre attention sur certains éléments de notre environnement spatial.

Ces régions servent aussi « au traitement des informations conceptuelles, soit à déterminer la signification d’un élément plutôt que simplement son apparence », et donc à déterminer qu’il s’agit d’un oiseau et de l’espèce à laquelle il appartient compte tenu de ses caractéristiques. Les aires frontales participent également à la mémoire de travail, qui sert à retenir une information et à la comparer à celles que vous avez conservées en mémoire, souligne le chercheur.

« Notre interprétation est que ces régions présentent des changements structuraux parce que les amateurs d’ornithologie chevronnés les ont sollicitées pendant plusieurs années dans leur activité d’observation des oiseaux qui a contribué à façonner leur cerveau. Ce même phénomène a été observé chez des musiciens et des athlètes. Chez des musiciens virtuoses, on a pu voir des changements dans des régions du cerveau impliquées dans le traitement des sons — le cortex auditif — et dans les mouvements complexes de la main. »

L’activité cérébrale pendant l’identification

Grâce à une autre technique d’imagerie cérébrale, les chercheurs ont pu mesurer l’activité des différentes régions cérébrales durant une tâche d’identification d’oiseaux. L’expérience a consisté à présenter l’image d’un oiseau à des experts et à des novices pendant quelques secondes, le temps qu’ils puissent l’identifier. Cette image disparaissait ensuite pendant une dizaine de secondes, durant lesquelles les participants devaient la garder en tête, car au terme de ces dix secondes, ils devaient repérer le même oiseau parmi quatre nouvelles images d’oiseaux, dont un seul était celui qui leur avait été présenté auparavant. Il se trouvait toutefois dans une position et un environnement différents, « pour que ce ne soit pas l’arrière-plan de l’image qui guide leur réponse, mais bien les caractéristiques de l’oiseau ». Parmi les oiseaux à identifier figuraient des représentants d’espèces nord-américaines que les experts connaissaient très bien, mais aussi des oiseaux d’Afrique, d’Asie et d’Europe qui leur étaient peu familiers.

L’imagerie cérébrale a révélé que les régions frontale et pariétale du cortex qui interviennent principalement dans les processus d’attention et aussi dans le traitement d’informations conceptuelles s’activaient beaucoup plus intensément chez les experts lorsqu’ils tentaient d’identifier un oiseau exotique qu’ils n’avaient probablement jamais rencontré.

Par contre, l’activité cérébrale demeurait inchangée chez les novices lorsqu’ils tentaient de reconnaître l’oiseau qui leur était présenté, qu’il soit local ou exotique, « car de toute façon, ils ne voyaient pas la différence entre ces deux types d’espèces ».

« Cela s’explique par le fait que les experts se rendaient compte qu’ils ne connaissaient pas cet oiseau, et alors, ils devaient porter encore plus attention aux caractéristiques discriminantes de l’oiseau, tandis que lorsqu’on leur avait présenté un oiseau qu’ils connaissaient vraiment bien, ils n’avaient pas besoin d’investir autant d’effort. Ils devaient donc solliciter davantage les régions du cerveau concernées, car la tâche était plus difficile. Cette observation fournit ainsi un indice permettant d’expliquer les différences structurales dans ces mêmes régions cérébrales », avance M. Wing.

Un effet sur le vieillissement du cerveau ?

Le chercheur fait remarquer que son étude présente quelques lacunes. Le cerveau des participants n’a été examiné qu’une seule fois. Les participants n’ont pas été suivis pendant les années où ils acquéraient leur compétence ornithologique. De plus, l’étude ne permet pas d’affirmer avec certitude que les changements structuraux observés dans certaines régions du cerveau sont dus précisément à l’acquisition de l’expertise ornithologique : « il ne s’agit que d’une association, d’une corrélation », dit-il pour nuancer. Par contre, les comparaisons ont été faites entre personnes du même âge et ayant le même niveau d’éducation, ce qui renforce la probabilité que les changements notés chez les experts découlent de leur expérience ornithologique, ajoute-t-il.

L’étude a également montré que les changements structuraux et fonctionnels observés chez les miroiseurs expérimentés étaient présents autant chez les jeunes adeptes dans la vingtaine que chez les plus âgés qui pouvaient atteindre les 75 ans. La pratique active de cette activité d’observation des oiseaux pourrait-elle protéger le cerveau des effets du vieillissement ? M. Wing ne s’avance pas jusqu’à ce point, mais il souligne le fait que « ces changements perdurent même au cours du vieillissement ».

Et, autre bonne nouvelle, les habiletés développées pour l’observation des oiseaux pourraient vraisemblablement servir à d’autres activités qui sollicitent les mêmes facultés cognitives.