Les scientifiques du mont Sinaï ont découvert un mécanisme neuronal censé soutenir des capacités cognitives avancées telles que la planification et la résolution de problèmes. Il le fait en distribuant des informations à partir de neurones uniques vers de moreover grandes populations de neurones dans le cortex préfrontal, la zone du cerveau qui stocke et manipule temporairement les informations.
Il est bien établi que les humains ne peuvent garder à l’esprit qu’une quantité limitée d’informations à la fois et qu’ils font appel à différentes stratégies cognitives, comme l’organisation des informations en listes ou en groupes, pour surmonter ces contraintes. L’équipe de recherche a découvert que lorsque le cerveau utilise ces stratégies pour organiser l’information, les codes neuronaux du cortex préfrontal deviennent moins dépendants des réponses hautement sélectives des neurones individuels. Au lieu de cela, ils sont distribués parmi un furthermore grand pool de neurones, ce qui peut rendre les informations in addition fiables ou plus robustes. Les résultats ont été publiés en ligne dans Neuron le 20 décembre.
“Notre étude donne au domaine une nouvelle perspective importante sur la façon dont le cerveau alloue ses ressources pour améliorer les performances cognitives”, déclare l’auteur principal Erin Rich, MD, PhD, professeur agrégé de neurosciences à l’école de médecine Icahn du mont Sinaï. “Les résultats de notre étude aideront les scientifiques à mieux comprendre, et à l’avenir à potentiellement traiter, les difficulties de la mémoire et de la cognition.”
L’étude a été dirigée par Feng-Kuei Chiang, PhD, un boursier postdoctoral dans le laboratoire du Dr Abundant qui a déjà étudié les fonctions du cortex préfrontal dans les tâches de séquençage.
Traditionnellement, les études du codage neuronal – qui transforme les impulsions électriques des neurones en souvenirs, connaissances, décisions et actions – se sont concentrées sur les réponses sélectives de neurones uniques. L’équipe du mont Sinaï a démontré les lacunes d’une telle approche en concevant une tâche pour sonder les changements dans le cortex préfrontal qui entraînent une amélioration des performances cognitives. La tâche a permis aux sujets d’utiliser une stratégie mnémotechnique (ou aide-mémoire) pour ordonner les informations dans une séquence.
“Nous avons découvert que les sujets généraient spontanément différents modèles de sélection, y compris des séquences de regimen, pour diminuer les demandes de mémoire de travail de la tâche”, a déclaré le Dr Chiang.
Les chercheurs ont été surpris de découvrir que les réponses interprétables de neurones uniques étaient un mauvais prédicteur des performances de la mémoire lorsque les sujets utilisaient la stratégie de séquençage pour organiser les informations contenues dans l’esprit. L’utilisation de la stratégie réduisait les taux d’erreur dans la tâche, mais l’activité des neurones uniques semblait transmettre moins d’informations. Ils ont pu concilier ces résultats en montrant que l’information n’était pas perdue, mais in addition largement distribuée parmi une in addition grande population de neurones. Les informations kin à la tâche pouvaient être récupérées aussi bien ou mieux que lorsque les codes étaient dominés par un furthermore petit nombre de neurones hautement réglés, et les codes distribués semblaient in addition fiables, vehicle ils amélioraient les performances comportementales.
“Il s’agit d’une toute nouvelle découverte dans la nature des codes préfrontaux, et cela pourrait indiquer un mécanisme neuronal clé qui prend en demand des capacités cognitives avancées telles que la planification, l’élaboration de stratégies et la résolution de problèmes qui dépendent de l’organisation en temps réel de l’information”, explique Dr Prosperous. “En détournant l’attention des réponses sélectives de neurones uniques, nous avons montré que l’activité collective des populations de neurones doit être prise en compte lors du développement de nouvelles stratégies pour améliorer les performances cognitives ou traiter les difficulties cognitifs.”