Ces scientifiques apportent les premières preuves électrophysiologiques de l'existence d'une activité électrique, de la forme d’une grille dans le cerveau humain. On sait depuis longtemps que les cellules dites « place cells » dans l'hippocampe humain sont responsables du codage de la position dans l'espace. Un type apparenté de cellules cérébrales, appelées « grid cells » ou cellules de la grille code pour une variété de positions uniformément réparties dans l’espace. Il en résulte une sorte de motif en nid d'abeille qui occupe et définit l'espace (Visuel ci-dessous). Les cellules présentant ce motif ont été découvertes dans le cortex entorhinal. Mais le fonctionnement exact du système cellulaire en grille dans le cerveau humain restait mal connu. Une hypothèse était que les signaux de ces cellules créent des cartes à partir desquelles les humains organisent mentalement les complexités de leurs environnements interne et externe. Ces travaux présentés dans la revue Current Biology en apportent une preuve physique.
Un système GPS dans le cerveau : comment savons-nous où nous sommes et comment nous orientons-nous ? Quelques rappels : l'explication réside dans ce « GPS » du cerveau et ses « place cells » des cellules de localisation du cerveau associées spécifiquement à un endroit en particulier et ses « grid cells » ou cellules de la grille qui génèrent un système de coordonnées. Ces neurones tirent leur nom de la grille triangulaire dans laquelle la cellule s'active pendant la navigation, représentant ainsi plusieurs emplacements dans l'espace. Ce processus permet au cerveau de conserver une trace et de fournir une aide à la navigation, comparable à un GPS intégré.
Des preuves électrophysiologiques du GPS cérébral : cette équipe de scientifiques de l'Institut Max Planck, du Donders Institute for Brain, Cognition and Behavior, de la Radboud University (Pays Bas) apporte aujourd’hui des preuves électrophysiologiques de cette activité semblable à une grille dans le cerveau humain. Grâce à différentes méthodes de visualisation (magnétoencéphalographie, électroencéphalographie intracrânienne et eye tracking) de l'activité des cellules de la grille alors que les participants à l’étude ont été invités à explorer 200 images de scènes de la vie quotidienne, ils identifient cette dynamique précise de l'activité cérébrale. « Cela nous a permis d'enregistrer sans délai des données qui sont l'expression de l'activité totale momentanée du cerveau » explique Tobias Staudigl, auteur principal de l'étude et chercheur au Cedars-Sinai Medical Center (Los Angeles). Un patient épileptique, implanté avant sa chirurgie avec des électrodes capables d’enregistrer directement l’activité électrique dans le cerveau a regardé lui-aussi ces images et ses mouvements oculaires ont également été suivis, ce qui a permis aux scientifiques d'obtenir un ensemble de données supplémentaire pour enregistrer les schémas d'activation des cellules.
« Nous démontrons que les modèles d'activité de l'ensemble du système de cellules en grille ont une structure spécifique, comme cela a été supposé depuis quelques années ». Enfin, le système d’observation et d’analyse développé pour l’étude pourrait apporter de nouveaux biomarqueurs pour des maladies telles que la maladie d’Alzheimer. « En effet, chez les jeunes adultes présentant un risque accru d’Alzheimer, nous avons déjà constaté une réduction de l’activité du système de cellules en grille ».
Source: Current Biology October 11, 2018 DOI : 10.1016/j.cub.2018.09.035 Hexadirectional Modulation of High-Frequency Electrophysiological Activity in the Human Anterior Medial Temporal Lobe Maps Visual Space
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