Il est admis que les neurones génèrent des perceptions, des pensées et des actions en émettant des impulsions électriques appelées potentiels d'action. Cependant, le problème avec cette mesure standard de l'action neuronale est que les neurones « tirent » toujours à un certain niveau et avec une fluctuation spontanée qu’on ne sait pas expliquer. Cette étude expérimentale d’une équipe de l'Université Augusta suggère a contrario, dans la revue Cerebral Cortex, que l’analyse des silences entre les pics des tirs des neurones pourrait nous en apprendre beaucoup sur leur action.
Le Dr Joe Z. Tsien, neuroscientifique au Medical College of Georgia de l'Université Augusta et auteur principal de l’étude explique que le cerveau pourrait utiliser ces intervalles de silence pour crypter l'information. Il prend l’exemple de la surface de l’océan qui peut paraître calme par rapport à un tsunami, mais qui n'est jamais vraiment immobile. Ainsi, il a déjà été constaté qu’il peut y avoir des variations dans la façon dont le même neurone répond au même stimulus ou même à un état calme et reposant. Pourtant, il devrait exister un principe de fonctionnement qui nous permet de penser et d'agir en temps réel en dépit de cette variabilité continue.
Les intervalles « interspike » caractérisent des groupes de neurones qui vont agir simultanément. L'équipe du Dr Tsien montre, chez la souris que ces espaces silencieux entre les tirs de neurones, appelés intervalles « interspike » ne sont pas dénués d’intérêt : les neurones suivant simultanément des intervalles atypiques font partie d’un groupe de neurones générant des perceptions, des actions et des pensées en temps réel. « Ces cellules appartiennent à la même équipe », explique l’auteur dans un communiqué.
En appliquant cette nouvelle théorie de « l'auto-information neurale », les scientifiques identifient 15 groupes de cellules dans le cortex et l'hippocampe ; des cellules qui fonctionnent ensemble pour activer des cycles de sommeil, détecter une localisation ou encore gérer une réponse à une situation. Chez des souris jouant à un jeu où une lumière brillant sur un mur leur indique où se trouve une boulette de nourriture, ces fameux intervalles interspike ou périodes de silence inhabituelles permettent d’identifier les cellules qui s’activent ensemble.
« Ces cellules commencent à se comporter comme une clique, ces équipes de cellules nerveuses travaillent ensuite ensemble pour coder une suite de pensées ou un ensemble d'actions… ».
Source: Cerebral Cortex July 2018 10.1093/cercor/bhy081 Neural Coding of Cell Assemblies via Spike-Timing Self-Information
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