La façon dont nous concentrons notre attention avant même de voir un objet est important. Par exemple, lorsque nous recherchons quelque chose qui se déplaçait dans le ciel, notre attente serait très différente si l'objet est un oiseau volant ou un baseball qui nous venait directement.
Mais il n'est pas clair si l'attention de notre cerveau se concentre d'abord sur une large caractéristique de l'objet prévu, tel que le mouvement, ou une caractéristique spécifique – comme la direction du mouvement vers le haut ou vers le bas.
Des chercheurs du Center for Mind and Brain à l'Université de Californie à Davis s'en sont abordés en analysant l'activité cérébrale électrique avec des méthodes d'apprentissage automatique tandis que les volontaires humains se préparaient à voir des points colorés se déplacer sur un écran. L'étude a révélé que l'attention du cerveau commence par une large catégorie, puis se rétrécit à la caractéristique spécifique de l'intérêt. L'étude a été publiée le 19 août dans le Journal of Neuroscience.
Notre étude nous dit que notre cerveau se prépare d'abord à concentrer l'attention en activant les neurones représentant la large catégorie de l'objet prévu, puis affine rapidement cette focalisation. Cela signifie que les mécanismes d'attention du cerveau sont organisés dans une hiérarchie de telle sorte qu'il se prépare à percevoir un stimulus en rétrécissant la concentration de notre attention au fil du temps. «
George R. Mangun, professeur distingué de psychologie et de neurologie et codirecteur, UC Davis Center for Mind and Brain
Cloquer l'activité cérébrale
Les chercheurs ont combiné l'électroencéphalogramme, ou EEG, les données avec le suivi des yeux et l'apprentissage automatique pour étudier «l'attention anticipée», qui est une attention qui permet à une personne de se préparer à percevoir les événements sensoriels à venir. Les données EEG reflètent l'activité électrique du cerveau jusqu'à la milliseconde à l'aide d'électrodes portées sur le cuir chevelu.
L'étude a eu lieu en 2024 en utilisant 25 participants entre 19 et 39 ans.
L'équipe de recherche a mesuré combien de temps il a fallu au cerveau pour se préparer à faire attention aux points colorés se déplaçant à l'écran. L'objectif était de savoir si l'attention du cerveau se préparait d'abord à une catégorie de fonctionnalité large d'un objet d'intérêt, tel que la couleur ou le mouvement, avant que l'attention ne puisse être rétrécie à une caractéristique spécifique, comme une couleur ou une direction de mouvement spécifique.
La minuterie a commencé par un écran vierge lorsque les chercheurs ont incité les participants à ne chercher qu'un point bleu ou vert, ou pour un point qui monte ou baisse. La minuterie s'est arrêtée lorsque les points sont apparus.
« Lorsque l'attention est dirigée vers la couleur des points en mouvement, il supprime l'attention sur la direction du mouvement, et vice versa », a déclaré Sreenivasan Meyyappan, scientifique adjoint du projet au Center for Mind and Brain et auteur principal de l'étude. « Cet objectif large d'attention est ensuite rétréci davantage pour supprimer également les couleurs non pertinentes, soutenant le traitement de la couleur ou du mouvement d'intérêt spécifique. »
Le logiciel d'apprentissage machine a séparé l'activité cérébrale pour chacune des caractéristiques générales et spécifiques. Il a révélé une différence mesurée en millisecondes. Une milliseconde est d'une millième de seconde.
Attention anticipée à la catégorie générale du DOT – couleur ou direction du mouvement – a pris 240 millisecondes en moyenne à établir dans le cerveau. L'attention sur la caractéristique spécifique du DOT – bleu ou vert, ou de haut en bas – a pris plus de temps, avec un temps moyen de 400 millisecondes.
« Les systèmes de contrôle impliqués dans l'attention sont d'abord réglés au cerveau, puis le réduire », a déclaré Mangun. « C'est comme un pilote volant un avion vers l'Europe, puis vers la fin en zoomant sur Rotterdam et non Berlin. »
Construire une image plus complète du fonctionnement du cerveau peut fournir des informations importantes liées à la santé du cerveau, a déclaré Mangun. Par exemple, les recherches futures pourraient constater que les personnes ayant une attention désordonnée, telles que celles atteintes d'un trouble d'hyperactivité ou d'autisme, ont des retards dans le rétrécissement de l'attention.
« La compréhension davantage de la façon dont le cerveau concentre son attention nous dirait quelles parties du système ne fonctionnent pas correctement et pourraient conduire à différents symptômes perceptuels ou comportementaux sur toute la ligne, et donc différentes approches de traitement », a déclaré Mangun.
Mingzhou Ding, professeur distingué et professeur de famille J. Crayton Pruitt en génie biomédical à l'Université de Floride, est un co-auteur supplémentaire de cette étude.
La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health et la National Science Foundation.
