Comment le cerveau se repère dans un environnement

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Des chercheurs ont récemment découvert comment certaines ondes cérébrales facilitaient la navigation. Ils espèrent que cette découverte bénéficiera un jour aux patients souffrant de troubles neurodégénératifs.

Le cerveau utilise un « GPS »

Le cerveau semble mettre en œuvre un système « GPS » pour la navigation spatiale; cependant, son fonctionnement n’était pas encore parfaitement compris. Dans la revue Science Advances, des chercheurs de Fribourg, Bochum et Beijing suggèrent maintenant que les fluctuations rythmiques de l’activité cérébrale, appelées oscillations thêta, pourraient jouer un rôle dans ce processus.

Ces ondes cérébrales peuvent aider à se souvenir des lieux vers lesquels une personne se dirige. Ceci est le résultat d’une étude menée par des chercheurs auprès de patients atteints d’épilepsie qui avaient des électrodes implantées dans le cerveau à des fins de planification chirurgicale. À l’aide de ces électrodes, les chercheurs ont enregistré l’activité neuronale lors d’une tâche de navigation dans un contexte de réalité virtuelle.

Des expériences en réalité virtuelle

Des études antérieures avaient montré que les oscillations cérébrales présentaient un schéma caractéristique pendant la navigation. Les oscillations thêta, au cours desquelles l’activité cérébrale change à une fréquence d’environ quatre hertz, semblent jouer un rôle important dans ce processus. Mais on n’avait pas bien compris comment exactement, ils soutenaient la navigation dans l’espace.

Lors d’expériences, les patients atteints d’épilepsie ont appris à associer des objets à des emplacements spécifiques dans un environnement virtuel. Pour chacune des associations objet-emplacement acquises, les chercheurs ont identifié un modèle d’activité cérébrale caractéristique.

Par la suite, les participants devaient se rappeler quel objet était associé à quel endroit. Alors qu’ils naviguaient vers cet emplacement dans l’environnement virtuel, le cerveau réactivait les modèles d’activité propres à un emplacement. La réactivation de l’activité cérébrale pour différentes paires objet-localisation s’est produite à différents moments au cours des cycles thêta. « En conséquence, les oscillations thêta peuvent coordonner la réactivation de différentes mémoires et, en outre, aider à distinguer les mémoires concurrentes », explique Lukas Kunz.

La recherche d’un biomarqueur pour la maladie d’Alzheimer

« De nombreux troubles sont associés à la désorientation et à la perte de mémoire; il est donc primordial de comprendre les mécanismes neuronaux sous-jacents », explique Nikolai Axmacher. Le chercheur basé à Bochum et ses collègues espèrent que cette étude aidera à identifier de nouveaux biomarqueurs pour des troubles neurologiques comme la maladie d’Alzheimer.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Science Advances.

Source : Ruhr-Universitaet-Bochum
Crédit photo sur Unsplash :  Timon Studler

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