Comment le cerveau apprend de nouvelles compétences tout en conservant les anciennes

Les neuroscientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont conçu un nouveau modèle informatique qui, selon eux, explique comment le cerveau peut apprendre des tâches très similaires sans les mélanger, tout en maintenant l'équilibre entre plasticité et stabilité.

Le cerveau est constitué de milliards de neurones, qui se connectent tous à d'autres. Selon les chercheurs, chaque neurone se connecte en moyenne à environ 10 000 autres.

Les chercheurs qui écrivent dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, disons que cette connectivité est la clé.

Les neurones modifient constamment leurs connexions, formant de nouveaux modèles ou renforçant ceux existants. Cette plasticité nous permet d'apprendre de nouvelles tâches, telles que perfectionner un swing de golf ou améliorer un coup de tennis. Et même si toutes les connexions ne sont pas pertinentes pour la tâche, elles permettent au cerveau d’explorer de nouvelles façons d’atteindre cet objectif.

Entraînement en circuit

Au fur et à mesure que le cerveau apprend ce qui est nécessaire à une nouvelle motricité, les neurones forment des «circuits» pour atteindre l'objectif - par exemple, déplacer le corps pour balancer un club de golf. Et comme il est peu probable que le résultat souhaité soit atteint la première fois, le retour des neurones permet au cerveau de rechercher des alternatives.

Les chercheurs affirment que les neurones peuvent devenir spécialisés pour des tâches spécifiques.

Robert Ajemian, chercheur à l'Institut McGovern de recherche sur le cerveau au Massachusetts Institute of Technology (MIT) et auteur principal du document, explique:

"Votre cerveau essaie toujours de trouver les configurations qui équilibrent tout pour que vous puissiez effectuer deux tâches ou trois tâches, ou peu importe le nombre que vous apprenez. Il existe plusieurs façons de résoudre une tâche et vous explorez toutes les différentes manières . "

Cette théorie fonctionne bien si vous apprenez seulement une compétence, mais elle présente des complications si vous essayez de maîtriser plusieurs choses à la fois. Comme le même réseau contrôle les habiletés motrices associées, toute modification des "circuits" existants peut interférer avec les compétences acquises précédemment.

Bavardage constant

Les chercheurs affirment que la connectivité est avantageuse car elle permet au cerveau de tester différentes solutions pour réaliser des combinaisons de tâches.

Les connexions constamment changeantes des neurones - appelées hyperplasticité - sont équilibrées par un autre trait inhérent: elles ont un rapport signal / bruit très bas, ce qui signifie qu'elles ne filtrent pas des informations inutiles provenant de leurs voisins.

Ajemian explique:

"La plupart des gens ne veulent pas faire face au bruit parce que c'est une nuisance. Nous avons essayé de déterminer si le bruit pouvait être utilisé de manière bénéfique et nous avons découvert que cela permettait au cerveau d'explorer de nombreuses solutions, mais il ne peut que être utilisé si le réseau est hyperplastique. "

Sans le bruit, disent les scientifiques, les vieux souvenirs pourraient être facilement écrasés et l’apprentissage perdu. En revanche, sans la plasticité, de nouvelles connexions et de nouveaux apprentissages ne seraient pas possibles, car les minuscules changements seraient noyés par le bruit de fond.

Les chercheurs affirment que la mesure de la croissance et de la formation des connexions des dendrites - les minuscules "extensions" utilisées par les neurones pour la communication - fournit des preuves anatomiques de la plasticité des neurones même lorsque l’apprentissage n’a pas lieu.

Ajemian souligne que les connexions en constante évolution expliquent pourquoi certaines compétences sont perdues si elles ne sont pas pratiquées - en particulier si elles impliquent des compétences qui se recoupent avec d'autres apprentissages.

C'est pourquoi, dit Ajemian, les athlètes s'échauffent avant un match - pas seulement pour réveiller les muscles, mais pour «débusquer» les voies neurales vers le cortex moteur du cerveau et activer les signaux pour le passage libre des coups appris.

Cependant, certaines compétences, telles que le vélo, ne sont pas aussi facilement oubliées, car les connexions neuronales ne se chevauchent pas autant.

"Une fois que vous avez appris quelque chose, si cela ne se chevauche pas ou ne recoupe pas d’autres compétences, vous l’oublierez mais si lentement que c’est essentiellement permanent", dit Ajemian.

Les chercheurs explorent maintenant si le modèle peut expliquer comment le cerveau forme des souvenirs d'événements, pas seulement des habiletés motrices.

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