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Neurosciences. Rôle du cortex préfrontal humain dans la relation inconsciente entre la perception et l'action

L'électrocorticographie (ECoG) est une méthode d'imagerie cérébrale permettant d'observer directement les échanges électriques que peuvent avoir entre eux les neurones du cortex. Chez l'humain, elle est dite invasive parce que ne pouvant se faire que par l'introduction de quelques centaines de micro-électrodes au contact de ce même cortex. Ceci peut réalisé  sans dommages pour celui-ci.

Les autres méthodes d'imagerie, par résonance magnétique (fMRI) ou par electroencéphalographie, peuvent se faire à partir de l'extérieur de la boite crânienne. L'ECOoG n'est donc acceptée qu'à l'occasion d'opérations exigeant d'accéder directement au cerveau, comme l'ablation d'une tumeur ou un traitement de l'épilepsie. Elle requiert en principe l'acceptation du patient qui se déclare volontaire pour permettre cette opération 1). Les observations de cette nature sont donc très rares.

Ceci rend d'autant plus précieuse la publication des résultats d'un travail que viennent de faire des neuroscientifiques de l'Institut de neurosciences à Berkeley, Californie. Ils estiment avoir mis en évidence en temps réel le cheminement d'une pensée à travers le cortex préfrontal. Celui-ci coordonne les activités permettant de répondre à une perception. Le processus ne s'accompagne pas nécessairement de conscience, laquelle mobilise des aires différentes du cerveau.

Ainsi, me préparant à traverser une route, si dans certains cas je perçois avant même d'en avoir conscience l'arrivée d'une automobile, je m'arrête spontanément, c'est-à-dire inconsciemment. Ce n'est que quelques instants après que je rends compte de m'être arrêté et la raison pour laquelle je l'ai fait.

Il en est de même des échanges verbaux au cours d'une conversation. Mon cortex sensoriel prépare une réponse au mot qu'il vient d'entendre en mobilisant le cortex moteur qui me permettra d'articuler ma réponse. Ceci explique en partie la rapidité des échanges au cours d'une discussion assez vive, dans laquelle j'ai l'impression de formuler certaines réponses avant même d'y avoir réfléchi. Dans les cas simples, ne nécessitant pas l'appel aux réseaux constituant la mémoire, ceci se fait relativement rapidement, c'est-à-dire en une demi-seconde.

Dans les cas plus complexes, par exemple lorsque la réponse au mot entendu nécessite l'appel au synonyme de ce mot, le processus peut demander 2 à 3 secondes, nécessaires à la consultation des réseaux de mémoire. C'est là encore le cortex préfrontal qui fait ce travail, avant de mobiliser le cortex moteur pour la formulation de la réponse.

Ces résultats résultent de 8 expériences différentes, conduites avec des patients volontaires. Ceux-ci en réponse à une question posée devaient formuler une réponse verbale ou pousser un bouton, ce qui mobilise les muscles du bras. Dans tous ces cas l'observation a mis en évidence une activité électrique au sein du cortex préfrontal.


Abstract of Persistent neuronal activity in human prefrontal cortex links perception and action

How do humans flexibly respond to changing environmental demands on a subsecond temporal scale? Extensive research has highlighted the key role of the prefrontal cortex in flexible decision-making and adaptive behaviour, yet the core mechanisms that translate sensory information into behaviour remain undefined. Using direct human cortical recordings, we investigated the temporal and spatial evolution of neuronal activity (indexed by the broadband gamma signal) in 16 participants while they performed a broad range of self-paced cognitive tasks. Here we describe a robust domain- and modality-independent pattern of persistent stimulus-to-response neural activation that encodes stimulus features and predicts motor output on a trial-by-trial basis with near-perfect accuracy. Observed across a distributed network of brain areas, this persistent neural activation is centred in the prefrontal cortex and is required for successful response implementation, providing a functional substrate for domain-general transformation of perception into action, critical for flexible behaviour.

Références:

Matar Haller et al. Persistent neuronal activity in human prefrontal cortex links perception and action. Nature Human Behavior. Dec. 18, 2017 
https://www.nature.com/articles/s41562-017-0267-2

1) Electrocorticographie 
https://en.wikipedia.org/wiki/Electrocorticography

 

 

 

21/01/2018
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