[daniel]

Bonsoir tout le monde

Un professeur du MIT révèle l'origine de la conscience et de la pensée dans le cerveau

Depuis des décennies, les scientifiques tentent de comprendre si les différentes couches de tissu qui recouvrent le cerveau suivent un schéma commun de traitement de l'information. Chaque région du cortex comporte six couches disposées selon une structure bien précise, et cette structure répétitive suggère que notre fonctionnement mental pourrait reposer sur un modèle partagé. Si tel était le cas, chaque couche produirait son propre schéma d'activité électrique stable, quelle que soit la partie du cortex examinée. Jusqu'à récemment, personne n'avait réussi à démontrer que ce schéma existe réellement dans de nombreuses régions et chez différentes espèces.

De nouvelles études mettent en évidence un rythme cérébral chez les primates. En insérant de fines sondes dans le cortex de macaques, des chercheurs ont observé un schéma fiable d'ondes cérébrales.

L'activité gamma rapide, qui reflète le traitement local et le flux d'informations, était la plus intense dans les couches supérieures. L'activité alpha et bêta plus lente, qui contribue à la régulation des réseaux et à la définition des objectifs, dominait les couches profondes. L'équipe a nommé cette organisation le motif spectrolaminaire. Sa constance les a surpris, car les travaux antérieurs rapportaient souvent des résultats épars et contradictoires.

Les scientifiques ont recueilli des données provenant de 14 régions cérébrales impliquées dans de nombreuses fonctions, notamment le traitement visuel, le mouvement, la planification et les fonctions cognitives supérieures. Leurs fines électrodes ont mesuré les variations d'activité électrique à travers les six couches du cerveau. Ils ont répété l'expérience sur cinq macaques et des centaines d'insertions de sondes. Quel que soit l'endroit observé, la même tendance s'est dégagée : les ondes gamma s'intensifiaient à mesure que les sondes se rapprochaient des couches supérieures, tandis que la puissance des ondes alpha et bêta augmentait vers les couches profondes.

Pour confirmer ces résultats, l'équipe a examiné du tissu cérébral après avoir créé de minuscules lésions à des emplacements précis pour les sondes. Ces marqueurs leur ont permis d'aligner l'activité électrique avec les différentes couches du cerveau. Ils ont constaté que la puissance des ondes gamma atteignait son maximum dans la couche 3, tandis que celle des ondes alpha et bêta culminait dans la couche 6. Le point d'intersection, où les deux rythmes atteignaient une intensité similaire, se situait près de la couche 4. Pour toutes les sondes, cette limite se trouvait à quelques dizaines de micromètres seulement du centre histologique de la couche 4, une correspondance remarquablement précise avec les enregistrements réalisés sur des cellules vivantes.

Un rythme partagé par tous les primates

L'équipe s'est ensuite demandée si ce schéma se vérifiait chez d'autres espèces que les macaques. Chez les ouistitis, un primate plus petit, ce schéma était quasi universel. Les données humaines, issues d'enregistrements cliniques de patients sous surveillance pour épilepsie ou troubles du mouvement, ont montré le même gradient général dans la plupart des cas.

Les souris, en revanche, ont offert un tableau différent. Leurs gradients étaient moins constants et impliquaient souvent des gammes de fréquences plus larges ou décalées. Les analyses de similarité interspécifiques ont montré que les macaques, les ouistitis et les humains partageaient davantage de caractéristiques entre eux qu'avec les rongeurs. Cela suggère que le motif spectrolaminaire pourrait refléter l'organisation particulière du cortex des primates, qui favorise une communication riche entre de nombreuses régions lors de la pensée.

Bien que ce gradient offre une cartographie structurelle de l'activité corticale, il s'inscrit également dans un ensemble de travaux plus vaste sur la manière dont les ondes cérébrales façonnent la cognition. Earl K. Miller, neuroscientifique au MIT, étudie les rythmes cérébraux depuis plus de 30 ans. Il soutient que les ondes contribuent à l'organisation du cortex en guidant la circulation de l'information. Selon lui, le cerveau effectue des calculs analogiques grâce à des ondes progressives qui entrent en collision, se combinent et se déplacent sur de vastes zones du cortex.

Les recherches de Miller montrent que les ondes bêta, plus lentes, véhiculent les règles et les objectifs hiérarchiques, tandis que les ondes gamma, plus rapides, véhiculent les détails sensoriels et les informations instantanées. Lors de tâches faisant appel à la mémoire de travail ou aux prédictions, les rythmes bêta contraignent les rythmes gamma afin de renforcer les intentions. Lorsqu'il est nécessaire de mobiliser des informations stockées, l'activité bêta diminue pour laisser place à l'activité gamma.

Ces ondes ne se contentent pas de synchroniser les circuits locaux. Elles se propagent à travers le cortex et pourraient offrir un moyen rapide de structurer les réseaux sans attendre le recâblage des synapses. Son laboratoire a démontré que ces ondes peuvent déterminer le rythme des calculs, transporter des informations sur de longues distances et même contribuer à relier des zones cérébrales distantes en réseaux organisés et flexibles, indispensables à la conscience.

Des études menées avec l'anesthésiste Emery N. Brown montrent comment l'anesthésie perturbe ces rythmes. Lorsque la conscience s'estompe, l'équilibre entre les ondes bêta et gamma se rompt. Les ondes ne se propagent plus normalement d'une région à l'autre. Leur propagation est ralentie ou elles se désynchronisent. Ces modifications suggèrent que la conscience repose sur la capacité du cerveau à maintenir ces rythmes coordonnés.

Issus de Nature neuroscience

https://share.google/7rtG2AKtb0vMPG2WM