Pour produire vos pensées et vos actions, votre cerveau traite les informations dans une hiérarchie de régions le extensive de sa area, ou cortex, allant des zones « inférieures » qui analysent de base les sensations entrantes aux régions exécutives « supérieures » qui formulent vos ideas pour utiliser ce nouveau connaissance. Dans une nouvelle étude, les neuroscientifiques du MIT cherchant à expliquer comment cette organisation émerge rapportent deux grandes tendances: dans chacune des trois régions distinctes, le codage de l'information ou son inhibition était associé à un bras de fer similaire entre des bandes de fréquence d'ondes cérébrales spécifiques, et as well as un le statut de la région dans la hiérarchie, in addition la fréquence de crête de ses ondes est élevée dans chacune de ces bandes.




En effectuant et en analysant des mesures de milliers de neurones et de champs électriques environnants dans trois régions corticales chez les animaux, la nouvelle étude de l'équipe dans le Journal of Cognitive Neuroscience fournit une vue unificatrice de la façon dont les ondes cérébrales, qui sont des modèles oscillants de l'activité des cellules cérébrales, peut contrôler le flux d'informations dans tout le cortex.

« Lorsque vous regardez des études antérieures, vous voyez des exemples de ce que nous avons trouvé dans de nombreuses régions, mais ils se trouvent tous de différentes manières dans différentes expériences », a déclaré Earl Miller, professeur Picower de neurosciences au Picower Institute for Finding out and Memory et auteur principal de l’étude c'est ce que nous avons fait. Nous avons abordé la issue de savoir à quoi cela ressemble dans tout le cortex. »




Ajout du co-premier auteur Mikael Lundqvist de l'Université de Stockholm et du MIT: « De très nombreuses études ont examiné la synchronisation des phases d'une fréquence particulière entre les régions corticales. C'est devenu un domaine en soi, car la synchronie aura un effects sur la conversation entre les régions. . Mais sans doute encore as well as essential serait si les régions communiquent à des fréquences totalement différentes. Ici, nous constatons un tel changement systématique des fréquences préférées entre les régions. Cela a peut-être été suspecté en rassemblant des études antérieures, mais pour autant que je sache, cela n'a pas été le cas. montré directement avant. C'est une observation basic mais potentiellement très fondamentale.  »

L'autre premier auteur de l'article est André Bastos, article-doctorant du Picower Institute.

Pour faire leurs observations, l'équipe a confié aux animaux la tâche de distinguer correctement une impression qu'ils venaient de voir – un very simple exploit de mémoire de travail visuelle. Pendant que les animaux jouaient au jeu, les scientifiques ont mesuré l'activité de pointe individuelle de centaines de neurones chez chaque animal dans trois régions en bas, au milieu et en haut de la hiérarchie corticale de la tâche – le cortex visuel, le cortex pariétal et le cortex préfrontal. Ils ont simultanément suivi les ondes produites par cette activité.

Dans chaque région, ils ont constaté que lorsqu'une image était soit encodée (lors de sa première présentation), soit rappelée (lorsque la mémoire de travail était testée), la puissance des bandes de fréquences thêta et gamma des ondes cérébrales augmentait en rafales et la puissance en alpha et les bandes bêta diminueraient. Lorsque l'information devait être gardée à l'esprit, par exemple dans la période entre la première vue et le examination, les puissances thêta et gamma ont diminué et les puissances alpha et bêta ont augmenté par rafales. Cette séquence fonctionnelle « drive / pull » entre ces bandes de fréquences a été montrée dans plusieurs régions individuelles, y compris le cortex moteur, a déclaré Miller, mais pas souvent simultanément à travers plusieurs régions au cours de la même tâche.

Les sursauts de puissance alpha et bêta, quant à eux, étaient anti-corrélés à cette même activité de pointe.

Alors que cette règle s'appliquait aux trois régions, une différence clé était que chaque région employait un pic unique dans chaque bande de fréquences. Alors que la bande bêta du cortex visuel, par exemple, culmine à 11 Hz, la bêta pariétale atteint un sommet à 15 Hz et la bêta préfrontal à 19 Hz. Pendant ce temps, le cortex gamma visuel s'est produit à 65 Hz, le gamma pariétal dépassé à 72 Hz et le gamma préfrontal à 80 Hz.

« Lorsque vous passez de l'arrière du cerveau à l'avant, toutes les fréquences deviennent un peu furthermore élevées », a déclaré Miller.

Bien que les deux principales tendances de l'étude – les relations inverses entre les bandes de fréquences et l'augmentation systématique des fréquences de pointe dans chaque bande – aient été à la fois observées de manière cohérente et statistiquement significatives, elles ne montrent que des associations avec la fonction et non avec la causalité. Mais les chercheurs ont déclaré qu'ils étaient cohérents avec un modèle dans lequel alpha et bêta inhibent ou libèrent alternativement le gamma pour contrôler le codage de l'information – une forme de contrôle descendant de l'activité sensorielle.

Pendant ce temps, ils émettent l'hypothèse que l'augmentation systématique des fréquences de crête dans la hiérarchie pourrait servir de multiples fonctions. Par exemple, si les ondes dans chaque bande de fréquences transportent des informations, alors les régions supérieures échantillonneraient à une fréquence additionally rapide pour fournir un échantillonnage as well as fin de l'entrée brute provenant des régions inférieures. De in addition, des fréquences as well as rapides sont as well as efficaces pour entraîner ces mêmes fréquences dans d'autres régions, donnant aux régions supérieures un moyen efficace de contrôler l'activité dans les régions inférieures.

« L'augmentation de la fréquence des rythmes oscillatoires peut aider à sculpter le flux d'informations dans le cortex », ont écrit les auteurs.