Le système de classement de Brain aide à optimiser les activités quotidiennes
Par exemple, votre cerveau sait qu’il est temps de cuisiner lorsque la cuisinière est allumée et que la nourriture et les casseroles sont sorties. Cependant, lorsque vous vous précipitez pour calmer un enfant qui pleure, la cuisine est terminée et il est temps d’être parent.
Votre cerveau traite et réagit à ces événements comme des événements distincts et sans rapport.
Les chercheurs voulaient étudier la manière dont le cerveau décompose de telles expériences en «événements», ou en groupes connexes qui nous aident à organiser mentalement les nombreuses situations de la journée.
Un concept dominant de perception d'événement connu sous le nom d'erreur de prédiction dit que notre cerveau trace une ligne entre la fin d'un événement et le début d'un autre lorsque les choses prennent une tournure inattendue (comme un enfant soudainement désemparé).
Dans la nouvelle étude, les chercheurs de l'Université de Princeton remettent en question le concept d'erreur de prédiction et suggèrent que le cerveau peut réellement fonctionner à partir de catégories mentales subconscientes qu'il crée en fonction de la façon dont il considère que les personnes, les objets et les actions sont liés.
Plus précisément, ces détails sont triés par relation temporelle, ce qui signifie que le cerveau reconnaît qu'ils ont tendance à - ou ont tendance à ne pas - apparaître près les uns des autres à des moments précis.
Les résultats de la nouvelle étude sont publiés dans la revue Neuroscience de la nature.
Les enquêteurs pensent qu'une série d'expériences qui se produisent généralement ensemble (liées dans le temps) forment un événement jusqu'à ce qu'une expérience non liée dans le temps se produise et marque le début d'un nouvel événement.
Dans l'exemple ci-dessus, les casseroles et les aliments font généralement leur apparition pendant la cuisson; pas un enfant qui pleure. C'est là que réside la partition entre deux événements, dit le cerveau.
Cette dynamique, que les chercheurs appellent «contexte temporel partagé», fonctionne tout à fait comme les catégories d'objets que nos esprits utilisent pour organiser les objets, a expliqué l'auteur principale Anna Schapiro, doctorante en psychologie et neurosciences.
«Nous expliquons comment vous en êtes venu à traiter une séquence d’expériences comme un événement cohérent et significatif», a déclaré Schapiro. «Les événements sont comme des catégories d'objets. Nous associons les merles et les canaris car ils partagent de nombreux attributs: ils peuvent voler, avoir des plumes, etc. Ces associations nous aident à construire une catégorie «oiseau» dans notre esprit. Les événements sont les mêmes, sauf que les attributs qui nous aident à former des associations sont des relations temporelles. »
Les chercheurs ont trouvé un soutien à cette théorie lorsqu'ils ont découvert l'activité cérébrale lorsque des individus ont observé des symboles abstraits et des modèles sans similitude évidente ont été présentés en groupe pour étudier les participants. Le «groupement» a apparemment excité le cerveau alors que des groupes de neurones se chevauchaient.
À partir de là, les chercheurs ont construit un modèle informatique capable de prédire et de décrire les voies neuronales par lesquelles les personnes traitent des situations, et de révéler si ces situations sont considérées comme faisant partie du même événement.
Les parallèles établis entre les détails de l'événement sont basés sur l'expérience personnelle, a déclaré Schapiro. Les gens doivent avoir une compréhension existante des divers facteurs qui, lorsqu'ils sont combinés, sont en corrélation avec une seule expérience.
«Tout le monde est d’accord sur le fait qu’ «avoir une réunion» ou «couper des légumes» est un morceau cohérent de structure temporelle, mais ce n’est pas si évident de savoir pourquoi si vous n’avez jamais eu de réunion ou de légumes hachés auparavant », a déclaré Schapiro.
«Vous devez avoir de l'expérience avec la structure temporelle partagée des composants des événements pour que l'événement se maintienne dans votre esprit», a-t-elle déclaré. «Et la façon dont le cerveau met en œuvre cela est d'apprendre à utiliser des populations neuronales qui se chevauchent pour représenter les composants du même événement.»
Au cours d'une série d'expériences, les chercheurs ont présenté aux participants humains des séquences de symboles et de motifs abstraits. À l’insu des participants, les symboles ont été regroupés en trois «communautés» de cinq symboles dont les formes d’une même communauté ont tendance à apparaître les unes à côté des autres dans la séquence.
Après avoir regardé ces séquences pendant environ une demi-heure, les participants ont été invités à segmenter les séquences en événements d'une manière qui leur semblait naturelle. Ils avaient tendance à diviser les séquences en événements qui coïncidaient avec les communautés que les chercheurs avaient préorganisées, ce qui montre que le cerveau apprend rapidement les relations temporelles entre les symboles, a déclaré Schapiro.
Les chercheurs ont ensuite utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle pour observer l'activité cérébrale pendant que les participants regardaient les séquences de symboles. Les images de la même communauté ont produit une activité similaire dans des groupes de neurones à la frontière des lobes frontaux et temporaux du cerveau, une région impliquée dans le traitement du sens.
Les chercheurs ont interprété cette activité comme le cerveau associant les images les unes aux autres, et donc comme un événement. Dans le même temps, différents groupes neuronaux se sont activés lorsqu'un symbole d'une communauté différente est apparu, ce qui a été interprété comme un nouvel événement.
Les chercheurs ont façonné ces données dans un modèle informatique de réseau neuronal qui a révélé la connexion neuronale entre ce qui est vécu et ce qui a été appris. Lorsqu'un stimulus simulé est entré, le modèle peut prédire la prochaine rafale d'activité neuronale dans tout le réseau, de la première observation au traitement.
«Le modèle nous permet d'articuler une hypothèse explicite sur le type d'apprentissage qui peut avoir lieu dans le cerveau», a déclaré Schapiro.
«C’est une chose de montrer une réponse neuronale et de dire que le cerveau doit avoir changé pour arriver à cet état. Avoir une idée précise de la façon dont ce changement a pu se produire pourrait permettre une meilleure compréhension des mécanismes impliqués. »
Source: Université de Princeton
