L’activité synchrone de nos neurones génère des oscillations électriques que l’on appelle ondes cérébrales. Ces dernières sont riches en informations et peuvent renseigner sur l’état de conscience, le processus de pensées et même indiquer certains troubles psychologiques et neurologiques. Dans une nouvelle étude, des neuroscientifiques ont étudié le déplacement de ces ondes lors du processus de mémorisation et d’accès à la mémoire. Ils ont découvert que ces dernières suivent une direction spécifique lors du stockage d’une information puis prennent un chemin inverse lors de l’accès à la mémoire.
Parmi les aspects les plus fascinants du cerveau, il y a sa capacité à traiter simultanément des informations sensorielles, émotionnelles et cognitives, à mémoriser et apprendre à une vitesse impressionnante, tout en contrôlant avec précision les mouvements. La compréhension de ces innombrables mécanismes comporte encore à ce jour d’importantes lacunes. Dans une étude publiée dans la revue Nature Human Behaviour, des chercheurs de Columbia Engineering se sont penchés sur le comportement des ondes cérébrales impliquées dans la mémoire.
Ils se sont spécifiquement intéressés aux « ondes progressives », qui se propagent à travers le cortex cérébral. Dans ce cadre, ils ont mené une série d’analyses dont les résultats pourraient un jour mener à de nouvelles méthodes de diagnostic et de traitement des troubles liés à la mémoire. Par ailleurs, la compréhension de ces ondes pourrait également être utilisée dans le développement des interfaces cerveau-machine.
Des expériences sur des patients épileptiques
L’équipe a analysé les données de 93 participants/patients traités pour épilepsie pharmacorésistante — une condition dans laquelle les crises épileptiques ne répondent pas aux traitements médicamenteux. Dans le cadre de leur traitement, ces malades se sont vus implanter des bandes d’électrodes à la surface du cerveau, permettant aux médecins de mieux cerner l’origine des crises. En effet, ces électrodes enregistrent l’activité électrique du cerveau et offrent des données plus claires et plus précises, par rapport aux méthodes non invasives.
Pour les chercheurs en neurosciences, l’accès à ces données représente une opportunité exceptionnelle. En effet, ils ont pu effectuer des observations détaillées des dynamiques cérébrales pendant que les participants effectuaient diverses tâches cognitives. Les patients ont été ainsi été invités à effectuer des tâches de mémorisation, impliquant notamment la mémorisation et la remémoration de listes de mots ou de lettres. L’activité cérébrale au cours de ces activités a été enregistrée en temps réel.
Un déplacement de l’arrière vers l’avant du cerveau, puis dans le sens inverse
Après la collecte des données, les chercheurs ont procédé à une analyse détaillée de l’activité cérébrale enregistrée. Ils ont notamment développé une méthode permettant de définir la direction dans laquelle les ondes cérébrales se propagent à travers le cerveau. Ils ont surtout cherché à déterminer si leur direction était liée à l’efficacité avec laquelle les informations étaient mémorisées.
Au final, l’analyse a révélé que les ondes progressives tendent à se déplacer de l’arrière vers l’avant du cerveau lors de l’encodage de souvenirs et dans la direction opposée lors de la tentative d’accès. Toutefois, les scientifiques ont noté une variabilité dans la façon dont les ondes se déplaçaient chez certains participants. En raison de cette diversité, ils ont donc développé un cadre d’analyse basé sur la « préférence » de direction des oscillations pour chaque individu. Cette approche individualisée leur a permis d’obtenir des résultats plus précis.