Dans le cerveau, les pensées concurrentes se manifestent par vagues et rythmes
Des preuves émergentes suggèrent qu'un groupe de neurones peut représenter chaque élément d'information unique, mais personne ne sait exactement à quoi ces ensembles ressemblent ou comment ils se forment.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs du MIT et de l’université de Boston ont pu mieux comprendre comment les ensembles neuronaux forment les pensées et soutiennent la flexibilité de changer d’avis.
Les chercheurs ont identifié des groupes de neurones qui codent des règles comportementales spécifiques en oscillant en synchronisme les uns avec les autres. Les résultats suggèrent que la nature de la pensée consciente peut être rythmique.
«Pendant que nous parlons, les pensées flottent dans et hors de nos têtes. Ce sont tous des ensembles qui se forment puis se reconfigurent en autre chose. La façon dont le cerveau fait cela a été un mystère », a déclaré le chercheur Earl Miller, Ph.D. "C’est le problème fondamental dont nous parlons - la nature même de la pensée elle-même."
Les résultats de la recherche sont publiés dans la revue Neurone.
Les chercheurs ont identifié deux ensembles neuronaux dans le cerveau de singes entraînés à répondre aux objets en fonction de leur couleur ou de leur orientation. Cette tâche nécessite une flexibilité cognitive - la capacité de basculer entre deux ensembles distincts de règles de comportement.
«En fait, ce qu’ils font, c’est se concentrer sur certaines parties de l’information dans le monde et en ignorer d’autres. Le comportement qu'ils adoptent dépend du contexte », a déclaré Tim Buschman, Ph.D., chercheur postdoctoral au MIT et l'un des principaux auteurs de l'article.
Alors que les animaux passaient d'une tâche à l'autre, les chercheurs ont mesuré les ondes cérébrales produites à différents endroits du cortex préfrontal, où se déroulent la plupart de la planification et de la réflexion. Ces ondes sont générées par des fluctuations rythmiques de l’activité électrique des neurones.
Lorsque les animaux ont répondu à des objets en fonction de leur orientation, les chercheurs ont découvert que certains neurones oscillaient à des fréquences élevées qui produisent des ondes dites bêta.
Lorsque la couleur était la règle requise, un ensemble différent de neurones oscillait dans la fréquence bêta. Certains neurones se chevauchaient, appartenant à plus d'un groupe, mais chaque ensemble avait son propre motif distinctif.
Fait intéressant, les chercheurs ont également observé des oscillations dans la plage alpha basse fréquence parmi les neurones qui composent l'ensemble de règles d'orientation, mais uniquement lorsque la règle de couleur était appliquée. Les chercheurs pensent que les ondes alpha, qui ont été associées à la suppression de l'activité cérébrale, aident à calmer les neurones qui déclenchent la règle d'orientation.
«Ce que cela suggère, c'est que l'orientation était dominante et que la couleur était plus faible. Le cerveau lançait cette explosion d'alpha sur l'ensemble d'orientation pour le faire taire, afin que l'animal puisse utiliser l'ensemble le plus faible », a déclaré Miller.
Le prochain objectif des chercheurs est de découvrir comment ces ensembles neuronaux coordonnent leur activité lorsque le cerveau alterne entre différentes règles ou pensées.
Certains neuroscientifiques ont émis l'hypothèse que des structures cérébrales plus profondes, telles que le thalamus, gèrent cette coordination, mais personne ne le sait avec certitude, a déclaré Miller. "C'est l'un des plus grands mystères de la cognition, ce qui contrôle vos pensées", a-t-il déclaré.
Les experts estiment que ce fil d'enquête pourrait également aider à démêler la base neurale de la conscience.
«La caractéristique la plus fondamentale de la conscience est sa capacité limitée. Vous ne pouvez garder à l'esprit que très peu de pensées simultanément », a déclaré Miller.
Ces oscillations peuvent expliquer pourquoi: Des études antérieures ont montré que lorsqu'un animal a deux pensées à l'esprit, deux ensembles différents oscillent en fréquences bêta, déphasés l'un par rapport à l'autre.
"Cela suggère immédiatement pourquoi il y a une capacité limitée à la conscience: seuls autant de balles peuvent être maintenues en l'air en même temps, seule une quantité limitée d'informations peut entrer dans un cycle oscillatoire", a déclaré Miller.
Les chercheurs pensent que la compréhension des oscillations cérébrales peut aider les scientifiques à percer le mystère de la psychose dans les troubles de la pensée tels que la schizophrénie - des études ont montré que les patients atteints de schizophrénie ont réduit les oscillations bêta.
Source: Institut de technologie du Massachusetts
