Les scientifiques trouvent des indices sur la façon dont le cerveau filtre les distractions

Les chercheurs pensent avoir découvert quelle partie du cerveau aide les gens à ignorer les distractions, selon une étude publiée dans La nature.
Les chercheurs ont de nouvelles connaissances sur les causes des distractions.

L'étude pourrait aider à comprendre comment des anomalies du thalamus pourraient être à l'origine des symptômes observés chez les patients atteints d'autisme, de trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention (TDAH) et de schizophrénie.

Il y a trois décennies, le Dr Francis Crick a proposé que le thalamus «éclaire une lumière» sur les régions du cortex, ce qui les prépare à la tâche à accomplir, laissant les circuits du reste du cerveau au repos dans l'obscurité.

L'auteur principal, le Dr Michael Halassa, PhD, du centre médical Langone de l'Université de New York, explique que les personnes utilisent un très faible pourcentage des stimuli sensoriels entrants pour guider leur comportement, filtrant avec succès ce qui n'est pas important.

Dans de nombreux troubles neurologiques, cette fonction de filtrage peut être rompue, entraînant un manque de contrôle sur les données sensorielles, de sorte que le cerveau devient surchargé.

Les neuroscientifiques croient depuis longtemps que le cortex préfrontal (PFC), une zone située tout à l'avant du cerveau, sélectionne les informations sur lesquelles se concentrer, mais la manière dont cela se produit reste inconnue.

Une théorie est que les neurones dans le PFC envoient des signaux aux cellules dans les cortex sensoriels, situés sur la partie externe du cerveau.

Les neurones PFC peuvent envoyer des signaux à un endroit profond du cerveau

Cependant, l'équipe du Dr Halassa croit que les neurones PFC peuvent envoyer des signaux aux cellules inhibitrices du noyau réticulaire thalamique (TRN), situées profondément dans le cerveau.

Pour étudier cette question, ils ont conçu un test qui incitait les souris à se concentrer et à ignorer les distractions.

Ils ont entraîné des souris à utiliser une lumière ou un son pour découvrir laquelle des deux portes cachait une récompense de lait. Avant chaque décision, les souris entendaient un bruit leur disant d’anticiper la lumière ou le son qui les conduirait à la bonne porte. Ils devaient utiliser le bon indice et ignorer celui qui n'avait pas d'importance pour obtenir leur récompense.

Les chercheurs ont utilisé des souris génétiquement modifiées dans lesquelles des neurones spécifiques pouvaient être activés ou inhibés par des rayons lumineux.

Les souris ont fait plus d'erreurs lorsque les neurones du PFC ont été réduits au silence pendant l'anticipation du signal. Ils ont choisi la mauvaise porte en réponse au signal lumineux ou sonore, ce qui implique qu'ils ne pouvaient pas se concentrer lorsque les neurones PFC étaient réduits au silence.

En revanche, le fait de faire taire les neurones du cortex visuel, la partie du cerveau qui traite l’information visuelle, au moment de l’anticipation, n’a aucun effet sur l’attention.

Les souris ont choisi la bonne porte en réponse à un signal léger. Contrairement aux croyances précédentes, les connexions entre les PFC et les neurones corticaux sensoriels ne sembleraient pas impliquées dans ce type d'attention.

Ils ont ensuite testé si les cellules TRN jouaient un rôle critique.

Lorsqu'ils ont activé les neurones TRN impliqués dans la vision pendant l'anticipation de la lumière, les souris ont eu du mal à se concentrer sur la lumière. Lorsque le circuit de vision TRN a été désactivé, il a eu l'effet inverse. Maintenant, les souris ont eu du mal à se concentrer sur le son, mais pas sur la lumière.

L'équipe a interprété cela comme signifiant que l'inactivation du TRN visuel rend la saisie visuelle non pertinente plus distrayante.

Le cortex préfrontal et le thalamus interagissent pour empêcher la distraction

Ils ont également observé que lorsque les souris devaient se concentrer sur la lumière, l'activité diminuait dans la TRN visuelle et augmentait dans la partie du thalamus qui traite les apports visuels, appelée noyau géniculé latéral (LGN).

En revanche, lorsque le PFC a été désactivé, ces changements n’ont pas eu lieu.

Ces résultats suggèrent que le PFC modifie l'activité dans le thalamus afin de se concentrer sur l'information visuelle.

Pour tester si les fluctuations dans le TRN et le LGN étaient liées, une nouvelle technique a été développée, appelée photométrie du chlorure.

Cela a permis aux chercheurs de surveiller directement la quantité de chlorure qui pénètre dans les neurones LGN en temps réel et de voir comment les problèmes de circuit du thalamus de souris peuvent entraîner des problèmes de concentration.

Plus il y avait d'ions chlorure dans le neurone, plus les souris devenaient inhibées. Plus de chlorure est entré et a inhibé le LGN pendant les essais qui ont nécessité des souris pour ignorer la lumière et se concentrer sur le son.

James Gnadt, PhD, directeur de programme à l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (NINDS) du National Institutes of Health (NIH), déclare:

"Nous sommes constamment bombardés par des informations provenant de notre environnement. Cette étude montre comment les circuits du cerveau pourraient décider des sensations à prendre en compte."

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