Notre cerveau est peut-être moins compliqué que nous le pensions – 03-Nov-2019

Lorsque Mac Shine était à la faculté de médecine, il était frustré par le peu d'histoires que nous avons pour expliquer le cerveau humain.

Les histoires sur le fonctionnement du corps sont importantes – non seulement pour apprendre, mais aussi pour communiquer, par exemple, avec les patients.

Mais le Dr Shine a découvert que si vous décriviez le cœur comme une pompe, il n’existait pas de façon équivalente de décrire le cerveau.

"Quand nous sommes arrivés au cerveau, nous avons beaucoup agité la main et un manque de compréhension très simple du fonctionnement du système", a-t-il déclaré.

Actuellement neuroscientifique à l'Université de Sydney, le Dr Shine n'aime pas l'idée de voir le cerveau comme un ordinateur numérique.

"Nous voulons y penser en termes biologiques et essayer de les comprendre biologiquement", a-t-il déclaré.

Le Dr Shine a passé sa carrière de chercheur à la recherche d'une meilleure histoire pour décrire ce qui se passe dans le cerveau.

Et il fait des progrès.

Une vision plus globale du cerveau

Tandis que la plupart des recherches en neurosciences ont utilisé des balayages pour étudier les parties spécifiques du cerveau qui sont les plus actives quand quelqu'un exécute une tâche particulière, le Dr Shine et ses collègues ont adopté une approche différente.

Ils ont examiné le cerveau dans son ensemble afin d'identifier tout circuit commun qui s'allume de manière répétée, quelle que soit l'activité que vous fassiez, que ce soit pour bouger vos pieds ou essayer de vous souvenir de votre meilleur ami d'enfance.

L’approche est difficile, car si vous examinez un schéma d’imagerie cérébrale, celui-ci peut être assez bruyant et flou, avec beaucoup d’activité un peu partout.

Dans une étude publiée plus tôt cette année, le Dr Shine et ses collègues ont signalé qu'une approche statistique spéciale leur avait permis de identifier des "circuits répétitifs" spéciaux dans le cerveau.

Ces circuits sont comme des chemins usés qui donnent au cerveau des itinéraires rapides et efficaces pour effectuer une tâche – un peu comme ces courses de rats que vous utilisez pour vous rendre au travail afin d’éviter les embouteillages.

Dans leur étude la plus récente, publiée dans Neurone le mois dernier, les chercheurs ont examiné de plus près le comportement du "circuit répétitif" du cerveau.

Ils ont chargé des gens de résoudre des énigmes ressemblant à des Sudoku, appelées tâches Square latin, qui utilisent des formes au lieu de chiffres, et qui ont lentement augmenté la difficulté des énigmes.

Le Dr Shine décrit cela comme une "tâche réellement stimulante sur le plan cognitif et exigeante qui nécessite à la fois une attention ciblée, une recherche, une commutation entre différentes options, des tests d'hypothèses [et] une résistance à la distraction du monde extérieur".

Les chercheurs ont découvert que, lorsque les énigmes devenaient plus difficiles et que la charge cognitive augmentait, certaines des voies changeaient.

"Il existe donc des éléments de ce circuit [circuits répétitifs] sensibles à ce que nous appellerions la complexité cognitive ou la charge cognitive", a déclaré le Dr Shine.

Le schéma des circuits a également changé lorsque quelqu'un a commis une erreur en résolvant le casse-tête.

Guidé par le thalamus

L'autre résultat est que, lorsque les chercheurs ont pris en image une partie du cerveau appelée thalamus, ils ont constaté qu'elle jouait un rôle clé dans le contrôle des voies usées, un peu à la manière d'un policier spécialisé dans la circulation.

Le thalamus se trouve au plus profond du cerveau, assis sur le tronc cérébral, mais a des connexions avec tout le cortex cérébral – la partie du cerveau qui résout le problème – ainsi que d'autres parties du cerveau.

Vous pouvez penser au thalamus comme une sorte de programme et de guide, a déclaré le neuroscientifique Matthew Kirkcaldie de l’Université de Tasmanie.

Il n'était pas impliqué dans la recherche, mais s'en félicite.

"Ils ont examiné l'activité globale du système et ont déclaré: 'D'accord, eh bien, vous savez, nous ne pouvons pas décrire ce que fait chaque cellule, mais pouvons-nous dire ce que le cerveau en tant que foule fait, quel est son type général l’activité est ", a déclaré le Dr Kirkcaldie.

Intelligence fluide

Fait intéressant, les sujets de la dernière étude présentant un niveau d'intelligence fluide supérieur – la capacité de voir des modèles – semblaient avoir des circuits répétitifs plus puissants, ou des chemins plus usés.

Ils avaient la capacité de faire face à des tâches plus complexes, car les voies dans leur cerveau étaient déjà plus efficaces.

"Tout à coup, en cas d'accident grave, vous ne faites que détourner le trafic et vous n'avez plus d'embouteillage", a déclaré le Dr Shine.

Nous pouvons le voir aussi dans d’autres domaines de la société.

"Nous pourrions donc dire que les joueuses de la Coupe du Monde Féminine ont une intelligence très forte et fluide dans le contexte du football", a-t-il déclaré.

"Ils savent qu'ils peuvent faire les choses plus efficacement qu'un non-expert."

Le Dr Shine espère que cette recherche permettra de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau.

Il pense qu'une chose est sûre: ce "circuit répétitif" simplifie considérablement le fonctionnement du cerveau.

Le Dr Kirkcaldie ajoute que montrer comment le cerveau organise ses ressources de cette manière pourrait avoir des implications plus vastes.

"Si vous pouvez mesurer cela, vous pouvez examiner les médicaments qui améliorent l'attention, ou comment les processus de pensée des personnes pourraient changer dans la démence, ou si le problème sous-jacent est celui-ci lorsque les personnes perdent leurs capacités cognitives", a-t-il déclaré.

abc

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