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QUESTION D'ACTU

Activité neuronale

Comment notre cerveau repère les différences

Un ensemble d'ondes cérébrales à haute fréquence nous aide à repérer les différences entre le passé et le présent.

Comment notre cerveau repère les différences Andreus/iStock

  • Publié le 16.12.2020 à 12h30
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L'ESSENTIEL
  • Il suffit d'un moment pour non seulement se souvenir d'une nouvelle expérience mais aussi pour utiliser les souvenirs de cette expérience pour définir les attentes futures.
  • Des enregistrements électriques ont révélé des différences dans l'activité des ondes cérébrales entre les moments où les patients se souvenaient avec succès de scènes répétées et les moments où ils repéraient des changements dans une scène.

Comment fait notre cerveau pour trouver les réponses dans le jeu des sept différences ? Des chercheurs américains ont identifié comment le cerveau utilise certains modèles d'activité neuronale pour repérer ces différences. “Nos résultats suggèrent que chaque expérience que nous stockons dans la mémoire peut être utilisée pour définir nos attentes et nos prédictions pour l'avenir”, se félicite Kareem Zaghloul, chercheur au National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) et auteur de l’étude publiée le 27 novembre dans la revue Nature Communications.

Des électrodes dans le cerveau

L’objectif de l’étude recherche était de tester si une théorie appelée codage prédictif peut être appliquée à la façon dont notre cerveau se souvient des expériences passées, appelées souvenirs épisodiques. “Le codage prédictif déclare essentiellement que le cerveau optimise l'activité neuronale pour traiter l'information. En d'autres termes, la théorie prévoit que le cerveau utilise plus d'activité neuronale pour traiter de nouvelles informations que pour des choses avec lesquelles nous sommes familiers, Rafi Haque, auteur principal de l’étude. Des années de recherche ont montré qu'au fil du temps, c'est ainsi que nous apprenons à nous attendre à ce à quoi ressemblent des vues communes, comme l'herbe verte, ou des bruits quotidiens, tels que certains gazouillis d'oiseaux. Nous voulions savoir si le cerveau utilise un processus similaire pour gérer nos expériences.”

Pour mener leurs tests, les chercheurs ont travaillé avec 14 patients souffrant d’une épilepsie qui résiste aux médicaments. Ils ont implanté des grilles d’électrodes dans leur cerveau, dans le cadre d’un essai visant à diagnostiquer et traiter leurs crises. L'expérience a commencé lorsque les patients ont été invités à mémoriser une série de quatre scènes naturelles affichées sur un écran d'ordinateur. Par exemple, l'une des scènes était celle d'une bicyclette brune appuyée sur une béquille devant un buisson vert. Quelques secondes plus tard, on leur a montré une nouvelle série d'images et demandé s'ils ont reconnu la scène ou remarqué quelque chose de différent. Certaines images étaient les parfois les mêmes qu'avant tandis que d'autres avaient été légèrement modifiées en ajoutant ou en supprimant quelque chose, comme un oiseau rouge, de la scène.

Des ondes à haute fréquence

En moyenne, les patients ont réussi à reconnaître 88% des scènes répétées, 68% des scènes qui manquaient quelque chose et 65% de celles dans lesquelles quelque chose a été ajouté. Dans chaque cas, il leur a fallu environ deux secondes et demi pour le remarquer. Une analyse plus approfondie d'un sous-ensemble de patients a montré qu'ils ont réussi à localiser 82% des ajouts et 70% des suppressions. Curieusement, leurs yeux se sont souvent fixés (83%) sur les ajouts mais pas du tout (34%) sur les zones de la scène où quelque chose a été enlevé. “Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent qu'il suffit d'un moment pour non seulement se souvenir d'une nouvelle expérience mais aussi pour utiliser les souvenirs de cette expérience pour définir les attentes futures”, a déclaré le Dr Kareem Zaghloul.

Des enregistrements électriques ont révélé des différences dans l'activité des ondes cérébrales entre les moments où les patients se souvenaient avec succès de scènes répétées et les moments où ils ont repéré des changements dans une scène. Dans les deux situations, l'apparition d'une scène sur l'écran de l'ordinateur a déclenché une augmentation de la force des ondes à haute fréquence d'activité neuronale dans le cortex occipital latéral, un centre de traitement visuel situé à l'arrière du cerveau. La poussée s’est dirigée vers l'avant pour arriver quelques millisecondes plus tard à un centre de mémoire appelé le lobe temporal médial. De plus, dans les deux situations, le cerveau des patients semblait rejouer les schémas d'activité neuronale observés lors de leur première observation des scènes.

Ces résultats soutiennent l'idée que les souvenirs d'expériences visuelles suivent une certaine voie dans le cerveau, soutient le Dr Haque. La différence cependant était que la poussée d'activité était plus forte lorsque les patients reconnaissaient un changement de scène. De plus, pendant ces moments, une seconde onde de fréquence inférieure a semblé gronder de manière synchrone à travers le cortex occipital latéral et le lobe temporal médial. Nos données soutiennent l'idée que nos attentes en matière d'expériences visuelles sont contrôlées par une boucle de rétroaction entre le cortex visuel et le lobe temporal médial. Les ondes à haute fréquence d'activité neuronale semblent porter un message d'erreur lorsque nous voyons quelque chose qui ne correspond pas à nos attentes, tandis que les ondes de fréquence plus basse peuvent mettre à jour nos souvenirs.”

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