Feuilles bruissantes, pluie légère à la fenêtre, horloge qui tourne tranquillement - sons étouffés, juste au-dessus du seuil d'audition. Un fast, nous les percevons, le suivant nous ne le faisons pas, même si nous, ou les sons, ne semblent pas changer. De nombreuses études ont montré que nous ne traitons jamais un stimulus entrant, que ce soit un son, une graphic ou un toucher, de la même manière. C'est vrai, même si le stimulus est exactement le même. Cela se produit parce que l'impact d'un stimulus sur les régions du cerveau qui le traitent dépend de l'état momentané des réseaux auxquels ces régions du cerveau appartiennent. Cependant, les facteurs qui influencent et sous-tendent l'état momentané constamment fluctuant des réseaux et si ces états sont aléatoires ou suivent un rythme, étaient auparavant inconnus.




Maintenant, des scientifiques de l'Institut Max Planck pour les sciences cognitives et cérébrales humaines (MPI CBS) à Leipzig, en Allemagne, ont découvert que la sensibilité de l'état du réseau, au minute où les informations liées au stimulus atteignent le cortex cérébral, affect la power du le cerveau réagit au stimulus. Selon l'état du réseau, certaines cellules nerveuses de ce soi-disant cortex somatosensoriel primaire peuvent être as well as ou moins «excitables», ce qui façonne le traitement du stimulus suivant dans le cerveau. Cela signifie que la réponse du cerveau est déjà modulée à l'entrée du cortex cérébral et dépend moreover que de la façon dont le stimulus est évalué à des niveaux as well as élevés en aval.

Pourquoi le cerveau ne traite jamais la même entrée de la même manière

«Il y a toujours une certaine quantité d'activité entre les neurones d'un réseau, même s'il n'y a apparemment aucune influence externe sur nous. Ainsi, le système n'est jamais complètement immobile ou inactif», explique Tilman Stephani, doctorant au MPI CBS et premier auteur de l'étude, qui a maintenant été publiée dans le Journal of Neuroscience. Au contraire, des informations proviennent constamment de l'intérieur du corps sur nos battements cardiaques, notre digestion ou notre respiration, des informations sur notre posture dans l'espace, la température et les pensées générées en interne. De in addition, une activité neuronale intrinsèque se produit même si les réseaux neuronaux sont isolés de toute entrée. Cela affecte constamment l'excitabilité de divers réseaux cérébraux. «La dynamique des processus internes est donc associée à l'excitabilité du système et donc également à la réponse au stimulus», explique Stephani. "Ainsi, le cerveau ne semble pas fonctionner comme un ordinateur où la même data entrante signifie toujours la même réaction."

Il s'avère que les fluctuations de l'excitabilité corticale ne se produisent pas complètement au hasard, mais montrent plutôt un specific modèle temporel: L'excitabilité à un moment dépend des états antérieurs du réseau et impact les suivants. Les scientifiques appellent cela une dépendance temporelle à very long terme ou une autocorrélation de longue durée.



Le fait que l'excitabilité corticale varie de cette manière particulière suggère que les réseaux neuronaux sont en équilibre à un état dit "critique", où il existe un équilibre délicat entre l'excitation et l'inhibition du réseau. Des études théoriques et empiriques antérieures ont indiqué qu'une telle «criticité» peut être un principe fondamental sous-jacent au fonctionnement du cerveau où la transmission de l'information et la capacité sont maximisées. Stephani et ses collègues fournissent maintenant la preuve que ce principe peut également régir la variabilité des réponses sensorielles du cerveau dans le cerveau humain. Vraisemblablement, cela sert de mécanisme adaptatif du cerveau pour faire face à la variété d'informations qui arrivent constamment de l'environnement. Un seul stimulus ne doit ni exciter l'ensemble du système à la fois ni disparaître trop rapidement.

Cependant, on ne sait toujours pas si une furthermore grande excitabilité conduit à une expérience as well as saillante. En d'autres termes, les participants à l'étude perçoivent-ils l'intensité des stimuli différemment en fonction de l'excitabilité instantanée? Ceci est actuellement testé dans une deuxième étude. «Mais d'autres processus peuvent également jouer un rôle ici», explique Stephani. "Awareness, par exemple. Si vous le dirigez vers autre selected, une première réponse cérébrale forte peut encore se produire. Cependant, des processus cérébraux supérieurs en aval peuvent alors l'empêcher d'être consciemment perçus."

Les expériences ont été menées en examinant la réponse du cerveau des individuals à des milliers de petits courants électriques successifs. Ces stimuli ont été appliqués aux avant-bras des members pour stimuler le nerf principal du bras. Ceci, à son tour, a produit une réaction initiale 20 millisecondes additionally tard dans une zone spécifique du cerveau, le cortex somatosensoriel. Sur la base des modèles d'EEG évoqués, ils ont pu voir avec quelle facilité chaque stimulus individuel excitait le cerveau.