Guillaume Rolland Pendant des années, le cerveau a été considéré comme un ordinateur biologique qui traite les informations through des circuits traditionnels, les données passant directement d’une cellule à l’autre. Bien que ce modèle soit toujours précis, une nouvelle étude dirigée par le professeur Salk Thomas Albright et le scientifique Sergei Gepshtein montre qu’il existe également une deuxième manière très différente pour le cerveau d’analyser les informations : à travers les interactions des ondes d’activité neuronale. Les résultats, publiés dans Science Advances le 22 avril 2022, aident les chercheurs à mieux comprendre remark le cerveau traite les informations.
“Nous avons maintenant une nouvelle compréhension du fonctionnement de la machinerie informatique du cerveau”, déclare Albright, titulaire de la chaire Conrad T. Prebys de recherche sur la vision et directeur du laboratoire du centre de eyesight de Salk. “Le modèle aide à expliquer remark l’état sous-jacent du cerveau peut changer, affectant l’attention.”
Les chercheurs savent depuis longtemps que des ondes d’activité électrique existent dans le cerveau, à la fois pendant le sommeil et l’éveil. Mais les théories sous-jacentes sur la façon dont le cerveau traite l’information – en particulier l’information sensorielle, comme la vue d’une lumière ou le son d’une cloche – ont tourné autour de l’information détectée par des cellules cérébrales spécialisées, puis transférée d’un neurone à l’autre. comme un relais.
Ce modèle traditionnel du cerveau, cependant, ne pouvait pas expliquer remark une seule cellule sensorielle peut réagir si différemment à la même chose dans des conditions différentes. Une cellule, par exemple. mais restera inactive en réponse à la même lumière si l’attention de l’animal est concentrée sur autre chose.
Dans d’autres predicaments, il se comporte comme s’il s’agissait d’une onde. Les particules sont confinées à un emplacement spécifique et les ondes sont réparties sur de nombreux emplacements. Les deux vues de la lumière sont nécessaires pour expliquer son comportement complexe.
“La vision traditionnelle de la fonction cérébrale décrit l’activité cérébrale comme une conversation de neurones. Étant donné que chaque neurone est confiné à un emplacement spécifique. explique Gepshtein. Les systems. “Nous avons constaté que dans certaines scenarios, l’activité cérébrale est mieux décrite comme une interaction d’ondes, ce qui est similaire à la description de la lumière comme une onde. Les deux factors de vue sont nécessaires pour comprendre le cerveau.”
Dans la nouvelle étude, l’équipe a observé l’activité de 139 neurones dans un modèle animal pour mieux comprendre comment les cellules coordonnaient leur réponse aux informations visuelles. En collaboration avec le physicien Sergey Savel’ev de l’Université de Loughborough, ils ont créé un cadre mathématique pour interpréter l’activité des neurones et prédire de nouveaux phénomènes.
comme des vagues océaniques.
ils génèrent une activité encore in addition élevée, tandis que si un creux de faible activité rencontre un pic, il peut l’annuler.
“Lorsque vous êtes dans le monde, il y a beaucoup, beaucoup d’entrées et donc toutes ces ondes différentes sont générées”, explique Albright. “La réponse nette du cerveau au monde qui vous entoure est liée à la façon dont toutes ces ondes interagissent.”
Pour tester leur modèle mathématique de la façon dont les ondes neuronales se produisent dans le cerveau, l’équipe a conçu une expérience visuelle d’accompagnement. Deux personnes ont été invitées à détecter une high-quality ligne faible (“sonde”) située sur un écran et flanquée d’autres motifs lumineux. Selon les chercheurs, la qualité de l’exécution de cette tâche dépendait de l’endroit où se trouvait la sonde. formant une onde spatiale prédite par le modèle.
explique Gepshtein, qui est également membre du Centre de Salk pour la neurobiologie de la vision. “Et nous avons maintenant proposé comment le cerveau gère cela.”
La découverte de la façon dont les ondes neuronales interagissent va bien au-delà de l’explication de cette illusion d’optique. Les chercheurs émettent l’hypothèse que les mêmes types d’ondes sont générées – et interagissent les unes avec les autres – dans chaque partie du cortex cérébral, et pas seulement dans la partie responsable de l’analyse des informations visuelles. Cela signifie que les ondes générées par le cerveau lui-même, par des signaux subtils de l’environnement ou des humeurs internes, peuvent modifier les ondes générées par les entrées sensorielles.
Cela peut expliquer comment la réponse du cerveau à quelque selected peut changer d’un jour à l’autre, disent les chercheurs.
Les autres co-auteurs de l’article incluent Ambarish Pawar de Salk et Sunwoo Kwon de l’Université de Californie à Berkeley.
Les travaux ont été soutenus en partie par le Salk Institute’s Sloan-Swartz Center for Theoretical Neurobiology, le Kavli Institute for Brain and Head, la Fondation Conrad T. Prebys, les Countrywide Institutes of Wellness (R01-EY018613, R01-EY029117) et l’Ingénierie et Conseil de recherche en sciences physiques (EP/S032843/1).
