Des scientifiques ont enregistré l'activité électrique à large échelle dans le cerveau de patients hospitalisés avant une opération visant à traiter une épilepsie sévère et résistante aux médicaments. Les électrodes implantées pendant la période présurgicale servaient d'abord à localiser la zone d'origine des crises. Pendant cet enregistrement, les patients ont réalisé des tâches de mémoire variées, dont une tâche spatiale appelée « treasure hunt » et une tâche de rappel de séquences de lettres.
Chaque électrode couvrait environ 1 centimètre carré de surface cérébrale et pouvait détecter l'activité de jusqu'à 1 million de cellules. Les signaux enregistrés ont permis d'observer l'activité neuronale aux moments d'encodage et de récupération. Anup Das, chercheur postdoctoral, a analysé ces signaux et identifié plusieurs motifs d'ondes clairement distincts.
- Ondes qui se déplacent en lignes droites
- Ondes en spirale
- Formes en source (vers l'extérieur) ou en puits (vers l'intérieur)
L'équipe a montré que des motifs d'ondes spécifiques correspondaient à l'activité en cours chez un patient. Les motifs variaient d'un individu à l'autre, mais restaient cohérents au sein d'une même personne, si bien que le comportement pouvait être décodé à partir de la forme des ondes dans environ 70% des cas (niveau aléatoire 50%). G. Bard Ermentrout a expliqué que l'activité cérébrale n'est pas seulement synchronisée, mais organisée en différents types d'ondes, et que des caractéristiques comme la direction et la force influencent les performances mnésiques: « L'activité neuronale active peut chevaucher ces ondes comme une planche de surf. »
Joshua Jacobs a indiqué que les étapes suivantes comprennent la construction de modèles mathématiques pour comprendre l'origine de ces ondes et, éventuellement, l'utilisation de stimulations cérébrales pour renforcer celles qui sont bénéfiques. De telles approches pourraient ouvrir la voie à des interfaces cerveau‑ordinateur ou à des thérapies par stimulation magnétique transcrânienne pour améliorer la mémoire. L'étude paraît dans Nature Communications.
Mots difficiles
- présurgicale — qui se situe avant une intervention chirurgicale
- encodage — action d'enregistrer une information en mémoire
- récupération — remise en mémoire d'une information enregistrée
- motif — modèle récurrent dans un signal ou une formemotifs
- puits — zone où le courant converge vers l'intérieur
- décoder — traduire un signal pour en extraire l'informationdécodé
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Questions de discussion
- Quels bénéfices et quelles précautions envisageriez-vous pour utiliser la stimulation cérébrale afin d'améliorer la mémoire ?
- Comment la cohérence des motifs d'ondes chez une même personne facilite-t-elle le décodage du comportement ?
- De quelle façon des interfaces cerveau‑ordinateur pourraient aider des patients atteints de troubles mnésiques ?
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