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L'électrocorticographie (ECoG) est une méthode d'imagerie cérébrale permettant d'observer directement les échanges électriques que peuvent avoir entre eux les neurones du cortex. Chez l'humain, elle est dite invasive parce qu'elle nécessite l'introduction de quelques centaines de micro-électrodes au contact de ce même cortex, et même si ceux-ci ne gènent en rien le fonctionnement du cerveau, cette méthode nécessite d'ouvrir la boîte crânienne.

Si les méthodes d'imagerie par résonance magnétique (fMRI) ou par electroencéphalographie peuvent se faire à partir de l'extérieur de la boîte crânienne, il n'en est pas de même pour l'ECoG(1). Cette méthode n'est donc acceptée qu'à l'occasion d'opérations exigeant d'accéder directement au cerveau, comme l'ablation d'une tumeur ou un traitement de l'épilepsie. Elle requiert en principe l'acceptation du patient qui se déclare volontaire pour cette opération 1). Les observations de cette nature sont donc très rares.

Ceci rend d'autant plus précieuse la publication des résultats d'un travail que viennent de publier des neuroscientifiques de l'Institut de neurosciences de Berkeley, en Californie. Ces chercheurs estiment avoir mis en évidence en temps réel le cheminement d'une pensée à travers le cortex préfrontal. Celui-ci coordonne les activités permettant de répondre à une perception. Le processus ne s'accompagne pas nécessairement de conscience, laquelle mobilise des aires différentes du cerveau.

C'est la cas par exemple lorsqu'on se prépare à traverser une route. Si dans certains cas, on perçoit l'arrivée d'une automobile avant même d'en avoir conscience, on s'arrête spontanément, c'est-à-dire inconsciemment. Ce n'est que quelques instants après que l'on se rend compte de s'être arrêté et la raison pour laquelle on l'a fait.

Il en est de même des échanges verbaux au cours d'une conversation. Le cortex sensoriel prépare une réponse au mot qu'il vient d'entendre en mobilisant le cortex moteur qui me permettra d'articuler notre  réponse. Ceci explique en partie la rapidité des échanges au cours d'une discussion assez vive, dans laquelle on a l'impression de formuler certaines réponses avant même d'y avoir réfléchi. Dans les cas simples, ne nécessitant pas l'appel aux réseaux constituant la mémoire, ceci se fait relativement rapidement, c'est-à-dire en une demi-seconde.

Dans les cas plus complexes, par exemple lorsque la réponse au mot entendu nécessite l'appel au synonyme de ce mot, le processus peut demander 2 à 3 secondes, nécessaires à la consultation des réseaux de mémoire. C'est là encore le cortex préfrontal qui effectue ce travail, avant de mobiliser le cortex moteur pour la formulation de la réponse.

Ces résultats résultent de 8 expériences différentes, conduites avec des patients volontaires. Ces patients, en réponse à une question posée, devaient formuler une réponse verbale ou pousser un bouton, ce qui mobilise les muscles du bras. Dans tous ces cas l'observation a mis en évidence une activité électrique au sein du cortex préfrontal.

Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

 

Abstract de l'article
"Persistent neuronal activity in human prefrontal cortex links perception and action"

How do humans flexibly respond to changing environmental demands on a subsecond temporal scale? Extensive research has highlighted the key role of the prefrontal cortex in flexible decision-making and adaptive behaviour, yet the core mechanisms that translate sensory information into behaviour remain undefined.

Using direct human cortical recordings, we investigated the temporal and spatial evolution of neuronal activity (indexed by the broadband gamma signal) in 16 participants while they performed a broad range of self-paced cognitive tasks. Here we describe a robust domain- and modality-independent pattern of persistent stimulus-to-response neural activation that encodes stimulus features and predicts motor output on a trial-by-trial basis with near-perfect accuracy. Observed across a distributed network of brain areas, this persistent neural activation is centred in the prefrontal cortex and is required for successful response implementation, providing a functional substrate for domain-general transformation of perception into action, critical for flexible behaviour.
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