Décomposer le fonctionnement du cerveau dans des tâches d’attention complexes

Supposons que vous essayez de choisir un visage dans une foule. C’est une tâche compliquée pour votre cerveau: il doit récupérer la mémoire du visage de la personne, puis la maintenir en place pendant que vous scannez la foule, en veillant à trouver une correspondance.

Maintenant, une nouvelle étude révèle comment le cerveau atteint ce type d'attention focalisée: une partie du cortex préfrontal connu sous le nom de jonction frontale inférieure (IFJ) contrôle les zones de traitement visuel qui sont réglées pour reconnaître une catégorie spécifique d'objets.

Les scientifiques en savent beaucoup moins sur ce type d'attention, connu sous le nom d'attention basée sur les objets, que sur l'attention spatiale, qui consiste à se concentrer sur ce qui se passe à un endroit particulier.

Cependant, la nouvelle étude suggère que ces deux types d'attention ont des mécanismes similaires impliquant des régions cérébrales liées, selon Robert Desimone, Ph.D., professeur de neurosciences au Massachusetts Institute of Technology (MIT) et directeur du McGovern Institute for MIT. Recherche sur le cerveau.

«Les interactions sont étonnamment similaires à celles observées dans l'attention spatiale», a déclaré Desimone. "Il semble que ce soit un processus parallèle impliquant différents domaines."

Dans les deux cas, le cortex préfrontal - le centre de contrôle de la plupart des fonctions cognitives - semble prendre en charge l'attention du cerveau et contrôler les parties pertinentes du cortex visuel, qui reçoit une entrée sensorielle, a-t-il expliqué.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que la FIJ se coordonne avec une région du cerveau qui traite les visages, connue sous le nom de zone du visage fusiforme (FFA), et une région qui interprète les informations sur les lieux, connue sous le nom de zone de lieu parahippocampique (PPA). Le FFA et le PPA ont été identifiés pour la première fois dans le cortex humain par Nancy Kanwisher, professeur de neurosciences cognitives au MIT.

Pour la dernière étude, les chercheurs ont utilisé la magnétoencéphalographie (MEG) pour scanner le cerveau humain alors que les participants regardaient une série d'images qui se chevauchaient de visages et de maisons. Contrairement à l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui est couramment utilisée pour mesurer l'activité cérébrale, la MEG peut révéler le moment précis de l'activité neuronale, jusqu'à la milliseconde, ont noté les chercheurs.

Les scientifiques ont présenté les flux qui se chevauchent à deux rythmes différents - deux images par seconde et 1,5 image par seconde - leur permettant d'identifier les régions du cerveau répondant à ces stimuli.

«Nous voulions marquer la fréquence de chaque stimulus avec des rythmes différents. Lorsque vous regardez toute l'activité cérébrale, vous pouvez distinguer les signaux qui sont engagés dans le traitement de chaque stimulus », a déclaré Daniel Baldauf, étudiant postdoctoral à l'Institut McGovern et auteur principal de l'étude.

Il a été demandé à chaque participant de prêter attention aux visages ou aux maisons. Parce que les maisons et les visages étaient au même endroit, le cerveau ne pouvait pas utiliser les informations spatiales pour les distinguer, ont expliqué les chercheurs.

Lorsqu'on a dit aux participants de chercher des visages, les activités de la FFA et de la FIJ se sont synchronisées, suggérant qu'ils communiquaient entre eux. Lorsque les sujets prêtaient attention aux maisons, la FIJ se synchronisait à la place avec le PPA, selon les résultats de l’étude.

Les chercheurs ont également découvert que la communication avait été initiée par la FIJ et que l'activité était échelonnée de 20 millisecondes, à peu près le temps qu'il faudrait aux neurones pour transmettre électriquement les informations de la FIJ à la FFA ou à la PPA. Les chercheurs disent croire que la FIJ tient à l'idée de l'objet que le cerveau recherche et dirige la bonne partie du cerveau pour qu'elle le cherche.

Pour renforcer cette idée, les chercheurs ont utilisé une méthode basée sur l'IRM pour mesurer la substance blanche qui relie différentes régions du cerveau et ont constaté que la FIJ est étroitement liée à la fois à la FFA et à la PPA.

Les chercheurs étudient actuellement comment le cerveau déplace son attention entre différents types d'entrée sensorielle, comme la vision et l'audition. Ils étudient également s'il est possible de former les gens à mieux concentrer leur attention en contrôlant les interactions cérébrales impliquées dans ce processus.

"Vous devez identifier les mécanismes neuronaux de base et faire des études de recherche fondamentale, qui génèrent parfois des idées pour des choses qui pourraient être d'un avantage pratique", a déclaré Desimone. "Il est trop tôt pour dire si cette formation fonctionnera, mais c'est quelque chose que nous poursuivons activement."

L'étude, financée par les National Institutes of Health et la National Science Foundation, a été publiée dans l'édition en ligne de Science.

Source: Institut de technologie du Massachusetts