COGNITION : Flexibilité et modularité, deux capacités antagonistes ?

C'est une meilleure compréhension de la relation entre la flexibilité du cerveau et sa modularité qui nous est apportée par cette étude de l'Université Rice (Houston) menée par IRMf. La recherche constate en effet que la flexibilité ou capacité des réseaux cérébraux à évoluer avec le temps ou du sujet à passer d'une tâche à l'autre, et la modularité ou degré d'interconnectivité entre les différentes aires du cerveau responsables de fonctions spécifiques, sont fortement et négativement corrélées. Ces données, présentées dans la revue Frontiers in Human Neuroscience suggèrent que les personnes ayant des cerveaux plus modulaires qui se concentrent sur des tâches plus spécifiques (ou plus spécialisées) présentent aussi une faible flexibilité, alors que les personnes ayant un cerveau très flexible présentent une faible modularité. Mais la corrélation n'est pas figée et pourrait même évoluer au cours de la journée...

Ces deux propriétés cérébrales peuvent ainsi contribuer à expliquer que lorsque quelqu'un se voit confier une tâche complexe, la flexibilité du réseau cérébral détermine ses performances plus que la modularité du réseau. Et pour une tâche simple, c'est l'inverse. Selon les chercheurs, la flexibilité des réseaux du cerveau permet même de décrire les aptitudes cognitives de chacun : car les zones du cerveau présentant une plus grande flexibilité sont celles associées au contrôle cognitif et à la fonction exécutive, les processus qui contrôlent le comportement. Les régions moins flexibles sont celles impliquées dans les processus moteurs et sensoriels, comme le goût, la vision et l'audition.

Spécialisation ou capacité d'adaptation ? Les chercheurs ont cartographié les processus de pensée de 52 sujets âgés de 18 à 26 ans (à 31% des hommes). Les participants ont subi une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui en détectant les niveaux d'oxygène dans le sang a permis de suivre l'activité et de mesurer la modularité ou les connexions dans les différentes zones du cerveau et leur flexibilité. Les participants ont ensuite passé 6 tests cognitifs pour évaluer leur performance sur des tâches simples et complexes. L'expérience montre que,

• les participants qui ont montré une grande flexibilité se sont mieux comportés sur des tests complexes qui nécessitaient une capacité à s'adapter rapidement d'une tâche à l'autre et d'exploiter sa mémoire de travail ;
• les participants présentant une plus forte modularité, excellent plutôt dans des tâches plus spécifiques et plus simples.

" La cognition est complexe ", écrit l'auteur principal, le psychologue Simon Fischer-Baum, de la Rice : " Toute tâche repose sur le fait que de multiples zones du cerveau remplissent différentes fonctions et communiquent les unes avec les autres, nous devons être en mesure d'expliquer pourquoi, pour une tâche donnée, il est bon d'avoir un type particulier d'organisation cérébrale ". Les auteurs suggèrent que l'apprentissage d'une compétence peut expliquer la variation entre la modularité et la flexibilité. Ainsi, pendant les premières étapes de l'apprentissage, même une compétence simple peut mobiliser des fonctions cognitives habituellement requises pour des tâches complexes. Mais à mesure que la tâche est apprise et devient plus simple, la flexibilité diminue et la modularité augmente.

La flexibilité et la modularité cérébrales apparaissent ici donc variables, en fonction des apprentissages et de l'expérience, et même peut-être au cours d'une journée mais négativement corrélées.

Équipe de rédaction Santélog