Comment passer d’un état d’inattention à un état de plus haute attention ? Le locus coeruleus, littéralement le « point bleu », est un petit amas de cellules à la base du cerveau. En tant que principale source du neurotransmetteur noradrénaline, il nous aide à contrôler notre concentration attentionnelle. En synthétisant les preuves d’études animales et humaines, des scientifiques de l’Institut Max Planck pour le développement humain et de l’Université de Californie du Sud ont maintenant développé un nouveau cadre décrivant la façon dont le point bleu régule la sensibilité de notre cerveau aux informations pertinentes dans des situations nécessitant une attention particulière. Leurs résultats ont été publiés dans un article d’opinion dans la revue Tendances en sciences cognitives.
Notre attention fluctue. Parfois, nous sommes distraits et les choses échappent à notre conscience, tandis qu’à d’autres moments, nous pouvons facilement nous concentrer sur ce qui est important. Imaginez que vous rentrez chez vous à pied après une journée de travail ; peut-être êtes-vous en train de préparer la liste des produits d’épicerie à acheter pour le dîner dans votre esprit ; vous êtes dans un état d’inattention. Cependant, lorsqu’une voiture que vous n’avez pas remarquée klaxonne soudainement, vous êtes facilement capable de rediriger votre attention et de réagir à cette nouvelle situation. Mais comment le cerveau passe-t-il d’un état d’inattention à un état d’attention focalisée ?
Pendant les états d’inattention, notre cerveau est régi par des fluctuations lentes et rythmiques de l’activité neuronale. En particulier, on pense que les rythmes neuronaux à une fréquence d’environ 10 Hertz, appelés oscillations alpha, suppriment le traitement actif des entrées sensorielles pendant l’inattention. Ainsi, les oscillations alpha peuvent être comprises comme un filtre qui régule la sensibilité de notre cerveau aux informations externes.
« Bien que le lien entre la croissance et la décroissance des oscillations alpha et de l’attention soit établi depuis un certain temps, on en sait moins sur ce qui fait que ces schémas de tir rythmiques vont et viennent », déclare Markus Werkle-Bergner, scientifique principal au Center for Lifespan Psychology. à l’Institut Max Planck pour le développement humain et coauteur de l’article d’opinion.
Pour explorer cette question, les chercheurs se sont concentrés sur la tache bleue (locus coeruleus), une minuscule structure cellulaire située dans le tronc cérébral, cachée profondément sous le cortex. Cet amas de cellules ne mesure que 15 millimètres environ, mais il est connecté à la majeure partie du cerveau via un vaste réseau de fibres nerveuses à longue portée. La tache bleue est constituée de neurones qui sont la principale source du neurotransmetteur noradrénaline. En régulant la communication neuronale, la noradrénaline contribue au contrôle du stress, de la mémoire et de l’attention.
En raison de sa petite taille et de son emplacement au plus profond du tronc cérébral, il était auparavant presque impossible d’étudier le noyau noradrénergique de manière non invasive chez l’homme vivant. Heureusement, au cours des dernières années, la recherche animale a révélé que les fluctuations de la taille des pupilles sont liées à l’activité de la tache bleue. Ainsi, nos yeux peuvent être considérés comme une fenêtre sur une région du cerveau qui a longtemps semblé inaccessible. »
Mara Mather, professeur de gérontologie, Université de Californie du Sud et co-auteur de l’article d’opinion
Pour étudier si la noradrénaline du point bleu pouvait être un facteur régulant les oscillations alpha, les chercheurs ont combiné des enregistrements de la taille de la pupille et des oscillations neurales pendant que les participants résolvaient une tâche d’attention exigeante. Comme prévu, pendant les moments de pupille plus grande, indiquant une activité noradrénergique plus élevée, les oscillations alpha ont disparu. De plus, les participants qui ont montré des réponses pupillaires et alpha plus fortes étaient mieux à même de résoudre la tâche d’attention. Ces résultats, qui ont été publiés en 2020 dans un article du Journal des neurosciences, suggèrent qu’en modulant les oscillations alpha, le point bleu peut nous aider à concentrer notre attention.
Ce qui est resté sans réponse dans cette étude est comment la noradrénaline influence les oscillations alpha. Pour aborder cette question, les auteurs se sont également tournés vers des recherches antérieures sur des animaux qui enregistraient l’activité neuronale directement à partir des neurones du thalamus, une région au milieu du cerveau qui fonctionne comme un stimulateur du rythme alpha. Il est important de noter que la décharge rythmique de ces neurones au repos donne lieu aux oscillations alpha corticales observées pendant les états d’inattention. Cependant, l’ajout de noradrénaline à ces neurones abolit leur rythmicité.
« En rassemblant les résultats des études, nous avons pu décrire comment la noradrénaline et le thalamus pourraient interagir pour contrôler l’activité rythmique alpha. Nous suggérons que la noradrénaline du point bleu régule la sensibilité de notre cerveau pour traiter les informations pertinentes en supprimant les générateurs alpha dans le thalamus « , explique Martin Dahl, chercheur postdoctoral au Center for Lifespan Psychology, à l’Institut Max Planck pour le développement humain et à l’Université de Californie du Sud et premier auteur de l’article d’opinion.
Ainsi, lors de situations nécessitant un changement soudain d’attention, une poussée de noradrénaline nous aide à nous recentrer et à esquiver rapidement la voiture qui s’approche.
D’autres études à long terme qui évaluent à la fois le locus coeruleus et le thalamus chez les mêmes participants pourraient apporter un nouvel éclairage sur les mécanismes neuronaux de l’attention et son déclin au cours du vieillissement et de la maladie.
