Un nouvel outil d'imagerie peut évaluer la capacité de communication des gens

Les ingénieurs biomédicaux ont conçu un appareil d'imagerie cérébrale portable pour voir comment les cerveaux se synchronisent lorsque les humains interagissent. Actuellement, les bonnes idées se perdent souvent dans la traduction - du professeur de mathématiques qui ne parvient pas à communiquer avec ses élèves, au comédien debout qui bombarde pendant une soirée micro ouverte.

Pour combler ce vide, les ingénieurs biomédicaux de l'Université Drexel, en collaboration avec des psychologues de l'Université de Princeton, ont développé un système fonctionnel de spectroscopie proche infrarouge (ou fNIRS), avec l'appareil portable comme l'une des nombreuses applications.

Le nouveau système utilise la lumière pour mesurer l'activité neuronale dans des situations réelles et peut être porté comme un bandeau. Les enquêteurs estiment que la nouvelle technique améliorera l'échange d'informations entre les personnes.

En effet, les chercheurs expliquent que l'appareil fNIRS peut mesurer avec succès la synchronisation cérébrale pendant une conversation. La technologie peut désormais être utilisée pour tout étudier, de la communication médecin-patient à la façon dont les gens consomment les informations par câble.

L'étude apparaît dans Rapports scientifiques.

«Être capable d'examiner comment plusieurs cerveaux interagissent est un contexte émergent en neurosciences sociales», a déclaré Hasan Ayaz, Ph.D., professeur de recherche agrégé à la School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems de Drexel, qui a dirigé l'équipe de recherche.

«Nous vivons dans un monde social où tout le monde interagit. Et nous avons maintenant un outil qui peut nous donner des informations plus riches sur le cerveau lors de tâches quotidiennes - telles que la communication naturelle - que nous ne pouvions pas recevoir dans des laboratoires artificiels ou à partir d'études sur un seul cerveau.

L'étude actuelle est basée sur des recherches antérieures d'Uri Hasson, Ph.D., professeur agrégé à l'Université de Princeton, qui a utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour étudier les mécanismes cérébraux sous-jacents à la production et à la compréhension du langage.

Hasson a découvert que l’activité cérébrale d’un auditeur reflète en fait le cerveau du locuteur quand il raconte une expérience de la vie réelle. Et un couplage plus élevé est associé à une meilleure compréhension.

Cependant, les méthodes traditionnelles d'imagerie cérébrale présentent certaines limites. En particulier, l'IRMf nécessite que les sujets s'allongent immobiles dans un environnement de numérisation bruyant. Avec ce type de configuration, il n'est pas possible de scanner simultanément le cerveau de plusieurs personnes qui parlent face à face.

C'est pourquoi les chercheurs de Drexel ont cherché à déterminer si le système fNIRS portable pouvait être une approche plus efficace pour sonder la question du couplage cerveau-cerveau en milieu naturel.

Pour leur étude, un anglophone et deux turcophones natifs ont raconté une histoire réelle et non répétée dans leur langue maternelle. Leurs histoires ont été enregistrées et leurs cerveaux ont été scannés à l'aide de fNIRS. Quinze anglophones ont ensuite écouté l'enregistrement, en plus d'une histoire qui a été enregistrée lors d'un événement de narration en direct.

Les chercheurs ont ciblé les zones préfrontales et pariétales du cerveau, qui comprennent les zones cognitives et d’ordre supérieur impliquées dans la capacité d’une personne à discerner les croyances, les désirs et les objectifs des autres.

Ils ont émis l’hypothèse que l’activité cérébrale d’un auditeur serait en corrélation avec celle du locuteur uniquement lorsqu’il écoutait une histoire qu’il comprenait (la version anglaise). Un deuxième objectif de l'étude était de comparer les résultats de la fNIRS avec les données d'une étude similaire qui avait utilisé l'IRMf, afin de comparer les deux méthodes.

Ils ont découvert que lorsque le fNIRS mesurait l'oxygénation et la désoxygénation des cellules sanguines dans le cerveau du sujet testé, l'activité cérébrale des auditeurs ne correspondait qu'à celle des anglophones. Ces résultats étaient également corrélés avec la précédente étude IRMf.

Cette nouvelle recherche soutient fNIRS comme un futur outil viable pour étudier le couplage cerveau-cerveau au cours des interactions sociales. Le système peut être utilisé pour offrir des informations importantes sur la façon de mieux communiquer dans de nombreux environnements différents, y compris les salles de classe, les réunions d’affaires, les rassemblements politiques et les cabinets de médecins.

«Cela ne serait pas possible avec l'IRMf. Il y a trop de défis », a déclaré Banu Onaral, Ph.D., professeur H. H. Sun à l'École de génie biomédical, des sciences et des systèmes de santé.

«Maintenant que nous savons que fNIRS est un outil réalisable, nous entrons dans une ère passionnante où nous pouvons en savoir beaucoup plus sur le fonctionnement du cerveau alors que les gens s'engagent dans des tâches quotidiennes.

Source: Université Drexel / EurekAlert

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