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Les ondes cérébrales se synchronisent "pour apprendre"
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ont publié de nouveaux résultats dans la revue Neurone sur la façon dont le cerveau humain peut rapidement absorber et analyser de nouvelles informations.
Les ondes cérébrales sont des oscillations produites par les signaux électriques combinés de millions de neurones. Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert que, lorsque les singes apprennent à classer différents types de points, les ondes cérébrales de deux régions impliquées dans l'apprentissage se synchronisent pour former de nouveaux circuits de communication.
Dans ces tâches d’apprentissage par catégories, les scientifiques avaient précédemment montré que les neurones de l’une de ces régions cérébrales - le striatum, qui contrôle la formation de l’habitat - deviennent actifs en premier, puis activent plus lentement les neurones du cortex préfrontal. le système de contrôle exécutif du cerveau.
Ensuite, les chercheurs ont voulu voir si cette activation échelonnée était le résultat d'une communication entre les deux régions ou si elles travaillaient simplement de manière indépendante. Pour tester cela, ils ont utilisé l'électroencéphalographie (EEG) pour mesurer les ondes cérébrales chez les singes à mesure que les animaux apprenaient à classer les modèles de points en catégories.
Pour commencer, les singes ne recevaient que deux exemples différents ("exemples") de chacune des deux catégories de points. Le nombre d'exemplaires présentés aux singes a été doublé après chaque tour.
Finalement, au moment où ils n'étaient plus capables de mémoriser quels exemplaires spécifiques appartenaient à quelle catégorie, les singes ont commencé à comprendre les traits qui caractérisaient les deux catégories.
À la fin de la tâche, les singes pouvaient afficher 256 exemplaires uniques et les classer tous correctement.
Le cerveau forme des circuits uniques spécifiques aux catégories apprises
Pendant que les singes apprenaient la tâche, les chercheurs ont surveillé les changements dans les modèles EEG des animaux. En particulier, ils ont remarqué qu'au moment où les singes sont passés de la simple mémorisation des points à la compréhension des catégories, les scientifiques ont vu de nouveaux schémas d'ondes cérébrales, appelés "bandes bêta", correspondre à l'adoption du nouveau processus de réflexion.
Les chercheurs ont utilisé l'électroencéphalographie pour mesurer les ondes cérébrales chez les singes à mesure que les animaux apprenaient à classer les motifs de points en catégories.
Ces bandes bêta, bien que produites indépendamment par le striatum et le cortex préfrontal, ont commencé à se synchroniser. Earl Miller, professeur de neurosciences au MIT et auteur principal de l'étude, affirme que cela montre que les deux régions communiquent.
"Il existe un mécanisme inconnu qui permet à ces modèles de résonance de se former, et ces circuits commencent à fredonner ensemble", explique-t-il. "Ce bourdonnement peut alors favoriser des changements de plasticité à long terme dans le cerveau, de sorte que de véritables circuits anatomiques peuvent se former. Mais la première chose qui se produit est qu'ils commencent à fredonner ensemble."
Il est intéressant de noter que, lorsque les singes sont devenus confiants dans le tri des points en catégories, les chercheurs ont remarqué deux circuits distincts reliant le striatum et le cortex préfrontal - chacun correspondant à l’une des catégories.
Ces circuits subiraient d'autres modifications à mesure que davantage d'informations relatives aux catégories seraient reçues et interprétées par les animaux.
Le professeur Miller explique que l'apprentissage du cortex préfrontal dans les catégories "n'est pas la fin du jeu". Pour Miller, ces circuits constamment mis à jour caractérisent «la nature ouverte de la pensée humaine. Vous continuez à développer vos connaissances».
"Nous voyons des preuves directes des interactions entre ces deux systèmes au cours de l'apprentissage, ce qui n'a jamais été vu auparavant", dit-il. "L’apprentissage par catégories se traduit par de nouveaux circuits fonctionnels entre ces deux domaines et ces circuits fonctionnels sont basés sur le rythme, ce qui est essentiel car cela constitue un concept relativement nouveau en neuroscience des systèmes."
Il ajoute:
"Si vous pouvez changer vos pensées d'un moment à l'autre, vous ne pouvez pas le faire en établissant constamment de nouvelles connexions et en les séparant dans votre cerveau. La plasticité ne se produit pas sur ce type d'échelle de temps.
Il doit y avoir un moyen d'établir de manière dynamique des circuits pour correspondre aux pensées que nous avons en ce moment, et si nous changeons d'avis un instant plus tard, ces circuits se séparent en quelque sorte. Nous pensons que les ondes cérébrales synchronisées peuvent être la façon dont le cerveau le fait. "
Les chercheurs du MIT examinent maintenant comment le cerveau apprend plus d'informations abstraites et comment cette abstraction se reflète dans l'activité du striatum et du cortex préfrontal.
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