Comment le cerveau traite-t-il les informations qui nous aident à modifier nos actions, en fonction du contexte ?

Comment ils sont traités informations contextuelles provenant du cerveau? Une étude coordonnée par Éléonora Russo chercheur deInstitut de BioRobotique de l'École Supérieure Sant'Anna de Pise étudie les mécanismes qui sous-tendent le codage des informations contextuelles danshippocampeune région du cerveau fondamentale pour l'orientation spatiale et la formation de nouveaux souvenirs.

Publié le Communications naturelles et créé en collaboration avec leUniversité de Bristol et le Institut central de santé mentale de Mannheiml'étude « constitue un pas en avant dans la compréhension de la manière dont notre cerveau intègre l'information contextuelle, nous permettant d'adopter différents comportements en fonction du contexte et de former des souvenirs distincts pour chaque épisode », déclare le Dr Russo.

L'hippocampe, notre GPS interne

Il existe des lieux physiques qui, au fil du temps, nous ont vus protagonistes de différentes actions, dans différents contextes. Prenons l'exemple d'une place : nous y étions peut-être pour un concert ou un événement mais aussi, à un autre moment, pour prendre un café entre amis. Pour comprendre comment le cerveau distinguer ces événements, Russo et ses collègues ont étudié l'hippocampe, une région du lobe temporal du cerveau, un nœud d'intégration des informations multisensorielles.

L'hippocampe fonctionne comme une sorte de GPSnous fournissant constamment des informations sur notre position dans l’espace. En plus d’encoder les informations spatiales, l’hippocampe reçoit également des informations provenant de divers domaines sensoriels – comme la vision, l’ouïe, l’odorat – qui sont ici intégrées pour former des mémoires complexes et multiformes. De cette façon, l'hippocampe crée cartes personnalisées de l'environnement, enrichi par les différents éléments sensoriels et contextuels associés à nos expériences dans ces lieux.

Séquences thêta

L'un des moyens par lesquels l'hippocampe communique avec le reste du cerveau passe par le séquences thêtades paquets d'activité dans lesquels les neurones se déclenchent de manière ordonnée et rapide. Les séquences thêta compressent les informations spatiales et contextuelles en quelques millisecondes. C'est précisément cette compression temporelle qui s'est révélée fondamentale pour le consolidation des expériences, pendant le sommeil, dans des souvenirs à long terme.

Quoi de neuf par rapport aux études précédentes

«Ces dernières années, on a observé comment les séquences thêta de l'hippocampe coder non seulement des informations spatiales, mais aussi des informations relatives aux intentions que nous avons lorsque nous traversons ces lieux – explique le Dr Russo -. La production de ces séquences est liée à la capacité des neurones hippocampiques à s'activer dans des phases spécifiques des oscillations thêta. Dans cette étude, nous montrons comment cette capacité à moduler la phase d’activation est beaucoup plus large qu’on ne le pensait auparavant et comment le même neurone peut s'activer dans différentes phases du cycle thêta en fonction de notre position dans l'espace et/ou du contexte spécifique dans lequel nous nous trouvons.

Qui ajoute : « Dans l'étude, nous proposons un mécanisme possible qui explique comment les neurones de l'hippocampe peuvent réaliser cette modulation de phase et, grâce à un modèle mathématique de la dynamique neuronale, nous testons l'hypothèse formulée, constatant que notre modèle formulé génère des modèles d'activité similaires à ceux observés expérimentalement. Le mécanisme identifié explique donc les données expérimentales observées mais aussi d'autres observations faites par d'autres chercheurs dans le même domaine.. Par exemple, il explique comment des séquences thêta peuvent être formées de manière flexible et rapide pour refléter nos objectifs lors de la navigation dans l'espace.

L'étude menée par Eleonora Russo en collaboration avec Matt Jonesprofesseur de neurosciences à l'université de Bristol, et Daniel Durstewitzprofesseur de neurosciences à l'Institut central de santé mentale de Mannheim et à l'Université de Heidelberg, combiné nouveau données expérimentales avec modèles mathématiques montrer comment les neurones de l'hippocampe peuvent modifier de manière flexible l'ordre de leur déclenchement au sein des séquences thêta en fonction des informations contextuelles qu'ils traitent. «Cette observation nous aide non seulement à mieux comprendre comment les informations contextuelles peuvent être utilisées pour guider notre comportement, mais suggère des stratégies potentielles utilisées par notre cerveau pour stocker des souvenirs épisodiques» conclut le Dr Russo.