Ces ingénieurs biomédicaux de l'Université de Columbia révèlent une nouvelle caractéristique fondamentale des oscillations cérébrales : elles se déplacent de manière rythmique à travers le cerveau, reflétant les modèles d'activité neuronale qui se propagent à travers le cortex. L'étude, présentée dans la revue Neuron apporte des données fondamentales pour une meilleure compréhension de la mémoire et de la cognition.
Car la coordination de l'activité neuronale dans les réseaux cérébraux est essentielle pour la cognition humaine. Or les chercheurs constatent que ces ondes mobiles se déplacent de manière plus fiable lorsque les sujets se comportent bien tout en effectuant une tâche de mémoire de travail. Ces observations suggèrent que les ondes progressives sont importantes pour la mémoire et la cognition et que leurs oscillations sont un mécanisme clé de la coordination cérébrale à grande échelle dans le cerveau humain.
Il s’agit de l’analyse des enregistrements cérébraux directs de 77 patients atteints d'épilepsie, « équipés » d’électrodes placées dans des zones étendues du cerveau pour la cartographie de leurs crises. Pour l'étude, ces patients ont été invités à effectuer une tâche de mémoire. En examinant les enregistrements cérébraux de ces patients, les chercheurs ont trouvé de grandes zones cérébrales présentant des oscillations « thêta » et « alpha », qui sont liées à la cognition, à des fréquences spécifiques entre 2 et 15 Hz. Ces oscillations indiquent que les neurones de cette région s'activent en rythme pour soutenir la cognition.
Des modèles de propagation qui reflètent une tâche : Les chercheurs ont ensuite mesuré des oscillations individuelles simultanément à partir de plusieurs électrodes puis analysé le mouvement de chaque onde en déplacement. Ils constatent alors que ces oscillations sont en fait des ondes qui se déplacent à travers le cortex à 0,25-0,75 m / s. « La propagation de ces ondes semble corrélée avec les tâches en cours et plus cohérente lorsque les sujets effectuent correctement la tâche », expliquent les chercheurs.
Des ondes cérébrales en soutien à la connectivité cérébrale : le cerveau utilise ces oscillations neuronales pour propager l'information dans différentes zones et, en organisant les processus neuronaux à travers l'espace et le temps, les ondes progressives jouent un rôle important dans le soutien de la connectivité cérébrale. Ainsi, les modèles d'ondes progressives pourraient permettre de caractériser la connectivité cérébrale d'un individu et pourraient, également, fournir un nouveau type de signal utilisable dans le développement d’interfaces cerveau-ordinateur.
De nombreux experts commentent ces travaux qui ouvrent de nouvelles voies de recherche sur le cerveau, car l’étude de ces ondes qui se déplacent à travers le cerveau permet aux scientifiques de mieux comprendre non seulement comment le cerveau travaille mais comment l'information se déplace dans le cerveau.
L’étude de ces ondes « progressives » pourrait également être pertinente pour d'autres comportements ou compétences, dont la navigation spatiale et la mémoire à long terme.
Source: Neuron June 2018 10.1016/j.neuron.2018.05.019 Theta and Alpha Oscillations Are Traveling Waves in the Human Neocortex (Visuel Joshua Jacobs / Columbia Engineering
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