Les ondes cérébrales se déplacent dans une direction lorsque des souvenirs sont créés et dans l'autre sens lorsqu'elles sont rappelées.

En l’espace de quelques secondes seulement, une personne marchant dans un pâté de maisons peut vérifier son téléphone, bâiller, s’inquiéter du paiement du loyer et ajuster sa trajectoire pour éviter une flaque d’eau. L'odeur d'un chariot de nourriture pourrait soudainement évoquer un souvenir d'enfance, ou ils pourraient remarquer un rat en prepare de manger une portion de pizza et stocker l'image comme un nouveau memento.

Pour la plupart des gens, changer de comportement rapidement et en douceur fait partie de la vie quotidienne.

Pour les neuroscientifiques, il s’agit de l’une des capacités les additionally remarquables du cerveau. En effet, différentes activités nécessitent que le cerveau utilise différentes combinaisons de ses nombreuses régions et milliards de neurones. Comment y parvenir si rapidement est une concern ouverte depuis des décennies.

L'étude

Dans un write-up publié le 8 mars dans Character Human Conduct, une équipe de chercheurs dirigée par Joshua Jacobs, professeur agrégé de génie biomédical à Columbia Engineering, a apporté un nouvel éclairage sur cette query. En surveillant attentivement l'activité neuronale des personnes qui rappelaient des souvenirs ou en formaient de nouveaux, les chercheurs ont réussi à détecter remark un form d'onde cérébrale nouvellement apprécié – les ondes progressives – influence le stockage et la récupération des souvenirs.

“D'une manière générale, nous avons constaté que les ondes avaient tendance à se déplacer de l'arrière du cerveau vers l'avant pendant que les patients mettaient quelque chose dans leur mémoire”, a déclaré la co-auteure de l'posting, Uma R. Mohan, chercheuse postdoctorale au NIH et ancienne chercheuse postdoctorale au NIH. le laboratoire d'électrophysiologie, de mémoire et de navigation de Columbia Engineering. “Lorsque les clients cherchaient in addition tard à se memento des mêmes informations, ces ondes se déplaçaient dans la direction opposée, de l'avant vers l'arrière du cerveau”, a-t-elle expliqué.

Dans le cerveau de certains des 93 members à l’étude, les ondes se propageaient dans d’autres instructions.

“Il y avait une grande diversité parmi les sufferers, nous avons donc mis en œuvre un cadre basé sur la way dans laquelle les oscillations d'un individu” préféraient “voyager”, a déclaré Mohan.

Les chercheurs affirment que ces résultats font progresser la recherche fondamentale en neurosciences et ouvrent la voie à des approches diagnostiques et thérapeutiques pour les problems liés à la mémoire.

“Nous pensons que ces travaux pourraient conduire à de nouvelles approches d'interface avec le cerveau. En mesurant la way dans laquelle les ondes cérébrales d'une personne se déplacent, nous pourrons peut-être prédire son comportement”, a déclaré Jacobs.

Le défi

Les ondes cérébrales sont des modèles d'oscillations électriques qui reflètent l'état de centaines ou de milliers de neurones individuels à un minute donné. Une query majeure, qui reste en suspens, est de savoir si les ondes cérébrales déterminent l’activité ou si elles sont simplement un sous-produit d’une activité neuronale déjà en cours. Les chercheurs qui étudient les ondes cérébrales ont tendance à les traiter comme un phénomène stationnaire se produisant dans une région particulière, notant le instant où les oscillations dans plusieurs régions semblent synchronisées.

Dans cette étude, Mohan et ses collègues contribuent à une compréhension croissante de ces oscillations différemment, en tant que « ondes progressives » qui se propagent à travers le cortex cérébral, la couche la additionally externe qui prend en demand le traitement cognitif supérieur. Mohan evaluate les vagues qui se déplacent aux ondulations qui se propageraient après qu'un caillou ait été jeté dans un étang.

“Nous considérons les oscillations neuronales non pas comme des éléments stationnaires indépendants, mais comme des éléments qui se déplacent constamment et spontanément dans le cerveau de manière dynamique”, a déclaré Mohan.

Cette façon relativement nouvelle de comprendre les ondes cérébrales constitue une étape passionnante dans les neurosciences auto elle offre une voie permettant d’expliquer comment le cerveau coordonne rapidement l’activité et partage les informations entre plusieurs régions.

Les expériences et les résultats

Cette étude s'est appuyée sur les données de contributors traités pour une épilepsie pharmacorésistante dans des hôpitaux à travers les États-Unis. Les expériences ont eu lieu alors que les contributors se faisaient implanter temporairement des grilles ou des bandes d'électrodes à la area du cerveau, sous le crâne, pour déterminer l'endroit où surviennent les crises des patients. Pour les chercheurs, ces électrodes offrent la possibilité de réaliser des expériences qui ne seraient pas réalisables autrement.

“C'est une opportunité unusual de pouvoir voir ce qui se passe directement depuis le cerveau pendant que les members sont engagés dans différents comportements cognitifs”, a déclaré Mohan.

Au cours des expériences, les chercheurs ont enregistré l'activité cérébrale des contributors pendant qu'ils effectuaient des tâches nécessitant la mémorisation et le rappel de listes de mots ou de lettres.

Après les expériences, les chercheurs ont analysé l'activité cérébrale de chaque participant dans le contexte de ce qu'il faisait dans la tâche de mémoire et de ses performances.

“J'ai mis en œuvre une méthode pour étiqueter les ondes se déplaçant dans une route comme étant fondamentalement “bonnes pour mettre quelque chose en mémoire”. Ensuite, nous avons pu voir comment la route changeait au cours de la tâche”, a déclaré Mohan. Cette méthode s'appuie sur des recherches antérieures du laboratoire Jacobs en élargissant le cadre mathématique utilisé pour donner un sens aux grandes quantités de données produites par ces expériences.

“Les ondes avaient tendance à aller dans le sens d'encodage du participant lorsque celui-ci mettait quelque chose en mémoire et dans la direction opposée juste avant de se souvenir du mot”, a-t-elle déclaré. “Dans l'ensemble, ce nouveau travail relie les ondes progressives au comportement en démontrant que les ondes progressives se propagent dans différentes directions à travers le cortex pour des processus de mémoire distincts.”

Les données ont également montré que les members avaient tendance à effectuer la tâche de mémoire avec moreover de précision lorsque les ondes progressives se déplaçaient dans la direction appropriée pour le stockage et le rappel de la mémoire.

“Ces résultats mettent en lumière les mécanismes qui sous-tendent le traitement de la mémoire. Additionally largement, ils nous aident à mieux comprendre comment le cerveau prend en cost un large éventail de comportements impliquant des interactions précisément coordonnées entre les régions du cerveau”, a déclaré Mohan.

Effect potentiel et orientations futures

À mesure que les ondes progressives sont de mieux en mieux includes, elles pourraient constituer la foundation d’une nouvelle classe d’outils de diagnostic permettant de reconnaître les schémas anormaux de l’activité cérébrale.

Il existe également un potentiel thérapeutique significant.

“Si les ondes d'une personne se déplacent dans la mauvaise path alors qu'elle est sur le level d'essayer de se souvenir de quelque chose, cela pourrait la mettre dans un mauvais état de mémoire”, a expliqué Mohan. “Si vous pouviez appliquer la stimulation de la bonne manière, vous pourriez peut-être pousser ces ondes dans une way différente, provoquant ainsi un état de mémoire fondamentalement différent.”

Les progrès dans la compréhension des ondes progressives offrent un potentiel crucial pour l’interaction homme-device.

En termes de recherche et d'software, Mohan notice que la mémoire n'est que le point de départ.

“Je m'intéresse à la manière dont les caractéristiques des ondes corticales changent pour prendre en demand un huge éventail de fonctions cognitives, notamment l'consideration et la mémoire associative”, a-t-elle déclaré.

“La path de propagation des ondes progressives peut nous indiquer où les informations se déplacent à travers le cerveau à chaque immediate, nous montrant comment différentes events du cerveau transfèrent les informations au cours du comportement”, a déclaré Jacobs.