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Les variations rythmiques dans l'activité cérébrale peuvent jouer un rôle dans la navigation spatiale

Le cerveau semble mettre en application un système GPS pour la navigation spatiale ; cependant, on ne le comprend pas encore entièrement comment cela fonctionne. Dans les avances de la Science de tourillon, les chercheurs de Fribourg, Bochum et le Pékin proposent maintenant que les variations rythmiques dans l'activité cérébrale, soi-disant vibrations de thêta, puissent jouer un rôle dans ce procédé. Ces ondes cérébrales pourraient aider à rappeler l'emplacement auquel une personne dirige. C'est le résultat de l'étude des chercheurs entreprise avec les patients d'épilepsie qui ont fait implanter des électrodes dans le cerveau afin de la planification chirurgicale. À l'aide de ces électrodes, les chercheurs ont enregistré l'activité neuronale pendant une tâche de navigation dans un réglage de réalité virtuelle.

Une équipe s'est dirigée par le M. Lukas Kunz, Universitätsklinikum Fribourg, et professeur Nikolai Axmacher, chef du service de la neuropsychologie chez la Ruhr-Universität Bochum, publié leurs découvertes le 3 juillet 2019.

Expériences dans la réalité virtuelle

Les études précédentes avaient expliqué que les vibrations de cerveau montrent une configuration caractéristique pendant la navigation. Les vibrations de thêta, pendant lesquelles l'activité cérébrale change à une fréquence d'approximativement quatre hertz, semblent jouer un rôle essentiel dans ce procédé. Mais on ne l'avait pas entièrement compris comment, exact, elles supportent la navigation spatiale.

Dans les expériences, les patients d'épilepsie ont appris à associer différents objectifs à l'emplacement spécifique dans un environnement virtuel. Pour chacune des associations acquises d'objectif-emplacement, les chercheurs ont recensé une configuration caractéristique d'activité cérébrale.

Par la suite, les participants ont dû rappeler quel objectif a été associé auquel emplacement. Tandis qu'ils dirigeaient à cet emplacement dans l'environnement virtuel, le cerveau a remis en service les configurations d'activité d'emplacement-détail. La remise en service de l'activité cérébrale pour différentes paires d'objectif-emplacement s'est produite à différents moments pendant les cycles de thêta.

En conséquence, les vibrations de thêta peuvent combiner la remise en service de différents souvenirs et, d'ailleurs, peuvent aider à distinguer les souvenirs de concurrence. »

M. Lukas Kunz, Universitätsklinikum Fribourg

Recherche un biomarqueur pour Alzheimer

« Beaucoup de troubles sont associés à la désorientation et à la perte de mémoire ; il est pour cette raison extrèmement important de gagner une compréhension des mécanismes neuronaux fondamentaux, » explique Nikolai Axmacher. Le chercheur basé sur Bochum et ses collègues espèrent que ces études pourront aider à recenser des biomarqueurs nouveaux pour de tels troubles neurologiques.

Source:
Journal reference:

Kunz, L. et al. (2019) Hippocampal theta phases organize the reactivation of large-scale electrophysiological representations during goal-directed navigation. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aav8192