Les cellules nerveuses du cerveau sont constamment bombardées d’informations provenant simultanément de différents sens. Comment le cerveau peut-il prioriser ce qui est le plus important ?
Imaginez qu'un ami vous rencontre à la gare et vous montre le chemin jusqu'à sa maison. Vous devez retrouver votre chemin par vous-même. Si ensuite vous ne vous souvenez que de l'odeur d'un petit pain fraîchement sorti d'un kiosque ou du bruit d'un chantier, cela ne vous aidera pas à vous repérer. Alors, que se passe-t-il dans le cerveau lorsqu’il doit prioriser le flot d’impressions qu’il reçoit ?
Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Communications, des chercheurs de l’Université d’Oslo révèlent que les cellules cérébrales disposent d’une sorte de contrôle du volume. Il peut être activé pour prioriser et amplifier certains signaux par rapport à d’autres lorsque nous nous concentrons sur une tâche.
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Souris dans la « matrice »
Pour comprendre le processus, les chercheurs ont fait courir des souris sur une roue en polystyrène tout en naviguant dans un labyrinthe virtuel, semblable à un jeu VR. En même temps, un microscope surveillait les signaux des cellules nerveuses de leur cerveau. Lorsque les souris atteignaient certains points, par exemple entre deux tours vertes, elles recevaient une récompense sous la forme d'une goutte d'eau sucrée.
Au début, les souris léchaient des récompenses au hasard, mais elles ont progressivement appris des endroits spécifiques où elles recevraient de l'eau sucrée, formant ainsi une mémoire spatiale.
Koen Vervaeke, professeur, Département de médecine moléculaire, Institut des sciences médicales fondamentales
Frein sur le frein
Certaines cellules cérébrales qui agissent comme des « freins » pour contrôler l’activité neuronale. Lorsque la souris se concentre sur la tâche de trouver son chemin, les cellules VIP interviennent. Elles agissent comme un « frein sur le frein ».
« En inhibant les cellules qui maintiennent normalement leur activité à un niveau bas, les signaux importants sont transmis avec une force accrue », explique Vervaeke.
« Ce qui distingue cette fonction d'un contrôle de volume passif, c'est qu'elle ressemble davantage à un amplificateur intelligent. Les cellules VIP garantissent que les signaux importants que vous captez deviennent clairs et forts, tandis que les bruits de fond non pertinents sont supprimés. »
De cette façon, nous pouvons commencer le voyage de retour vers la gare au lieu de simplement conserver des souvenirs de petits pains fraîchement sortis du four.
La concentration régit le processus
Lorsque la souris est en train de rechercher de l'eau sucrée, ce mécanisme d'amplification garantit que les informations sur le lieu ont la priorité sur les bruits non pertinents.
« Il semble que le processus soit régi par votre concentration sur la tâche que vous effectuez », explique le chercheur.
En observant uniquement l’activité des cellules nerveuses, les chercheurs ont pu voir exactement où se trouvait la souris dans le labyrinthe virtuel. C'était simplement parce que les signaux devenaient si clairs et précis lorsque l'amplificateur intelligent était activé.
Implications pour la recherche sur la démence
Les régions du cerveau qui régissent la perception spatiale et la navigation ont été minutieusement cartographiées par l'équipe Moser, lauréate du prix Nobel. Ces régions sont parmi les toutes premières touchées lorsqu’une personne développe une démence.
« En comprenant comment ces mécanismes amplificateurs fonctionnent dans un cerveau sain, nous pouvons mieux comprendre ce qui se passe lorsque les systèmes de contrôle échouent et que les mémoires commencent à s'effondrer », explique Vervaeke.
