Le cerveau synchronise les zones auxquelles il faut faire attention
De nouvelles recherches ont montré que le cerveau semble synchroniser l'activité de différentes régions, ce qui permet à une personne de prêter attention ou de se concentrer sur une tâche.
Selon des scientifiques de la faculté de médecine de l'Université de Washington à Saint-Louis, le processus est similaire au réglage de plusieurs talkies-walkies sur la même fréquence pour établir des canaux de communication clairs.
«Nous pensons que le cerveau met non seulement en alerte les régions qui facilitent l'attention, mais veille également à ce que ces régions aient des lignes ouvertes pour s'appeler», a déclaré la première auteure Amy Daitch, étudiante diplômée.
Les chercheurs ont noté que les personnes qui souffrent de lésions cérébrales ou d'accidents vasculaires cérébraux ont souvent des problèmes d'attention et de concentration.
«Les déficits d'attention dans les lésions cérébrales ont été considérés comme une perte des ressources nécessaires pour se concentrer sur une tâche», a déclaré l'auteur principal Maurizio Corbetta, M.D., professeur de neurologie Norman J. Stupp.
"Cependant, cette étude montre que l'alignement temporel des réponses dans différentes zones du cerveau est également un mécanisme très important qui contribue à l'attention et pourrait être altéré par des lésions cérébrales."
Pour analyser les changements cérébraux liés à l'attention, les scientifiques ont utilisé des grilles d'électrodes temporairement implantées sur le cerveau de patients épileptiques. Le co-auteur principal Eric Leuthardt, M.D., professeur agrégé de neurochirurgie et de bio-ingénierie, utilise les grilles pour cartographier l'ablation chirurgicale du tissu cérébral qui contribue à des crises incontrôlables.
Les grilles permettent également au laboratoire de Leuthardt d'étudier l'activité cérébrale humaine à un niveau de détail indisponible via une autre méthode, ont noté les chercheurs.
Normalement, ils étudient l'attention à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM), qui peut détecter les changements dans l'activité cérébrale qui se produisent toutes les deux à trois secondes. Mais avec les grilles en place, les scientifiques peuvent étudier les changements qui se produisent en millisecondes.
Avant l'implantation des grilles, les chercheurs ont scanné le cerveau de sept patients atteints d'épilepsie, en utilisant l'IRM pour cartographier les régions connues pour contribuer à l'attention. Une fois les grilles en place, ils ont ensuite surveillé les cellules cérébrales pendant que les patients surveillaient les cibles visuelles, dirigeant leur attention vers différents endroits sur un écran d'ordinateur sans bouger les yeux. Lorsque les patients ont vu les cibles, ils ont appuyé sur un bouton pour faire savoir aux scientifiques qu'ils les avaient vues.
"Nous avons analysé les oscillations cérébrales qui reflètent les fluctuations de l'excitabilité d'une région cérébrale locale - en d'autres termes, à quel point il est difficile ou facile pour un neurone de répondre à une entrée", a déclaré Daitch. «Si les zones du cerveau impliquées dans la détection d'un stimulus sont à l'excitabilité maximale, vous serez beaucoup plus susceptible de remarquer le stimulus.»
L'excitabilité augmente et diminue régulièrement dans les cellules qui composent une région cérébrale donnée, ont expliqué les chercheurs. Mais ces oscillations ne sont normalement pas alignées entre les différentes régions du cerveau.
Les résultats de l'étude ont montré que lorsque les patients dirigeaient leur attention, les régions du cerveau les plus importantes pour prêter attention aux stimuli visuels ajustaient leurs cycles d'excitabilité, ce qui les faisait commencer à atteindre les pics de leurs cycles en même temps. Dans les régions non concernées par l'attention, les cycles d'excitabilité n'ont pas changé, selon les chercheurs.
«Si les cycles de deux régions du cerveau ne sont pas alignés, les chances qu'un signal d'une région parvienne à une autre région sont réduites», a déclaré Corbetta.
Daitch, Corbetta et Leuthardt cherchent maintenant à savoir si le fait de connaître non seulement l'emplacement, mais aussi le rythme de la tâche, permet aux participants d'aligner plus rapidement l'excitabilité de leurs régions cérébrales.
L'étude a été publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.
Source: École de médecine de l'Université de Washington
