sciences

Les effets de la musique sur le cerveau et la santé
On dit que la musique élève l'âme, mais elle élève aussi... le cerveau ! En effet, une étude récente réalisée par des chercheurs membres du Centre de recherche sur le cerveau, le langage et la musique (CRBLM) rapporte que l'apprentissage de la musique avant l'âge de sept ans influence positivement le développement du cerveau. Plus précisément, la formation musicale pendant l'enfance favorise des connexions plus fortes entre les régions sensorielles et motrices de notre matière grise, l'aidant ainsi à mieux orchestrer la planification et l'exécution de nos mouvements.
Plus encore, des données indiquent que les enfants qui suivent des leçons de musique réussissent mieux certains types de tests, particulièrement ceux de lecture et de concentration. D'autres recherches démontrent qu'une formation musicale développe les capacités auditives, notamment dans un contexte bruyant. Pareillement, l'apprentissage de plusieurs langues pendant l'enfance procure des avantages cognitifs qui peuvent ralentir la sénescence.
Le CRBLM a été créé en 2011, il réunit les forces vives de la recherche sur l'organisation, le fonctionnement et le dysfonctionnement des systèmes nerveux musical et linguistique. Etabli à l'Université McGill et financé par le FRQNT, ce regroupement stratégique rassemble des ingénieurs, des neuroscientifiques, des linguistes, des experts en vieillissement et des psychologues provenant aussi de diverses universités - Université de Montréal, Université Concordia, Université Laval, Université du Québec à Montréal - et de l'INRS.
Par exemple, l'axe de recherche sur les neurosciences se penche sur la capacité d'apprentissage de plusieurs langues. Il tente aussi de mieux comprendre comment nos méninges interagissent avec la musique pour, à long terme, mieux cerner et peut-être traiter des problèmes de langage. Car langage et musique partagent certaines zones du cerveau. C'est ce qui explique que, souvent, un accident cérébral perturbe nos facultés musicales et verbales. Par contre, musique et paroles utilisent également des circuits neuronaux séparés et peuvent donc être perturbés isolément. Les chercheurs ont constaté que beaucoup de patients atteints d'Alzheimer semblent conserver la capacité de reconnaître la musique alors qu'ils n'identifient plus les membres de leur famille et que leur discours est embrouillé.
Une grande partie des travaux sur la musique se fait dans le Laboratoire international de recherche sur le cerveau, la musique et le son (BRAMS), situé à l'Université de Montréal. Cette importante infrastructure est intégrée au CRBLM et dispose notamment de dix salles de test insonorisées à la fine pointe de la technologie et d'un système vidéo 3D d'enregistrement de mouvements.
La compréhension des effets du langage et de la musique sur le cerveau représente tout un défi. En effet, il n'y aurait pas de centre musical et langagier unique dans le cerveau. Comme pour la compréhension du langage, la musique est traitée par différents chefs d'orchestre. Ainsi, chez un musicien, une partie de la matière grise se concentre sur le mouvement des mains, tandis qu'une autre partie s'efforce de déchiffrer les notes de la partition. Par des techniques de neuro-imagerie fonctionnelle, les scientifiques enregistrent les réponses du cerveau et les mouvements de l'interprète à l'aide d'un système de senseurs. Ils combinent ensuite ces données dans des modèles théoriques neurophysiologiques et mathématiques pour comprendre comment le système nerveux permet à une personne de produire de la musique rapidement et facilement. Des chercheurs comme les codirecteurs du BRAMS - Isabelle Peretz, professeure au Département de psychologie de l'Université de Montréal, et Robert Zatorre, professeur à l'Institut neurologique de Montréal (MNI) - ont ainsi établi que certains réseaux neuronaux sont tout de même exclusivement dédiés au traitement de la musique.
Selon certaines études, compte tenu du fait que la musique et la zone de commande du mouvement partagent des circuits neuronaux, l'art musical peut aider les patients atteints de Parkinson ou ceux qui ont subi un accident vasculaire cérébral à améliorer - ou à retrouver - la mobilité. Les personnes qui ont des problèmes de cognition ou de langage profiteraient également des bienfaits d'une mélodie. Les prescriptions pour une thérapie musicale, c'est pour bientôt...

Auteur: Internet

Info: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/73014.htm

[ thérapie ]

disponibilité mentale

Une zone du cerveau qui serait la porte de la conscience

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience, d'après de nouveaux travaux américains. Inactivée, elle empêcherait la prise de conscience des stimuli.

Parmi les milliers de stimuli visuels, auditifs ou autres que notre cerveau traite en continu chaque jour, seuls certains passent la porte de notre conscience. Mais le mécanisme qui permet de sélectionner les stimuli dont nous avons conscience des autres n'est toujours pas clair. Pour des chercheurs du Center for Consciousness Science du Michigan Medicine (Etats-Unis), la clé se situerait dans une partie de notre cerveau appelée le cortex insulaire antérieur. Ces travaux sont publiés dans la revue Cell Reports.

LES 4 THÉORIES DE LA CONSCIENCE. Pour comprendre, mais aussi pour analyser les observations issues des expériences, la science de la conscience a besoin de théories. Il en existe quatre principales : l’espace de travail global, l’ordre supérieur, l’information intégrée et le processus récurrent ou de premier ordre. Pour en savoir plus, lisez le passionnant numéro de La Recherche d'avril-juin 2021 !

Une "structure critique" contrôlerait l'entrée des informations dans la conscience

"Le traitement de l'information dans le cerveau a deux dimensions : le traitement sensoriel de l'environnement sans conscience et celui qui se produit lorsqu'un stimulus atteint un certain niveau d'importance et entre dans la conscience", explique dans un communiqué Zirui Huang, premier auteur de la publication. "Malgré des décennies de recherche en psychologie et en neurosciences, la question de savoir pourquoi certains stimuli sensoriels sont perçus de manière consciente alors que d'autres ne le sont pas reste difficile à résoudre", introduisent les auteurs dans la publication. Ils émettent alors l'hypothèse qu'il existe une "structure critique" où "l'accès conscient aux informations sensorielles est contrôlé". Ils ont même un suspect : le cortex insulaire antérieur, qui a précédemment été reconnu comme une plaque tournante centrale du cerveau, notamment "car il reçoit des entrées de différentes modalités sensorielles et de l'environnement interne", comme les émotions. 

Lorsque le cortex insulaire antérieur est éteint, la conscience aussi

Pour le prouver, l'équipe se penche sur 26 sujets qu'ils examinent à l'IRM fonctionnelle, qui permet de voir les zones activées du cerveau dans le temps. Ils leur injectent alors un anesthésiant, le propofol, pour contrôler leur niveau de conscience. Comme imaginer une action active les mêmes zones du cerveau que de les réaliser réellement, les chercheurs ont ensuite demandé aux sujets de s'imaginer dans plusieurs situations. Ils devaient s'imaginer en train de jouer au tennis, de marcher le long d'un chemin ou de serrer leur main, ainsi que d'effectuer une activité motrice (serrer une balle en caoutchouc) alors qu'ils perdaient progressivement conscience et la retrouvaient après l'arrêt du propofol.

Résultat, la perte de conscience due au propofol "crée un dysfonctionnement du cortex insulaire antérieur" ainsi qu'une altération des réseaux cérébraux nécessaires aux états de conscience. En revanche, aucune des autres régions impliquées dans la régulation sensorielle ou l'éveil, comme le thalamus, ne répondaient de cette façon. "Un stimulus sensoriel active normalement le cortex insulaire antérieur", explique Hudetz. "Mais lorsque vous perdez conscience, le cortex insulaire antérieur est désactivé et les changements de réseau dans le cerveau qui soutiennent la conscience sont perturbés." Le cortex insulaire antérieur pourrait donc agir comme un filtre qui ne permet qu'aux informations les plus importantes d'entrer dans la conscience.

Le cortex insulaire antérieur serait la porte de la conscience

Pour confirmer ces résultats, la deuxième expérience cherche à savoir si l'activation du cortex insulaire antérieur est prédictive de la prise de conscience d'une information. Pour le savoir, les chercheurs montrent un visage sous forme d'image subliminale – qui reste 33 millisecondes à l'écran – à 19 volontaires sains placés dans l'IRM fonctionnelle. Les volontaires doivent ensuite dire s'ils ont vu ou non le visage. Les scientifiques constatent alors que l'activation préalable du cortex insulaire antérieur était prédictif de la capacité du sujet à percevoir consciemment l'image du visage. "Le cortex insulaire antérieur a une activité qui fluctue continuellement", explique Zirui Huang. "La détection d'un stimulus dépend de l'état de l'insula antérieure lorsque l'information arrive dans le cerveau : si l'activité de l'insula est élevée au moment du stimulus, vous verrez l'image. Sur la base des résultats de ces deux expériences, nous concluons que le cortex insulaire antérieur pourrait être une porte pour la conscience."



 

Auteur: Internet

Info: https://www.sciencesetavenir.fr/ - Camille Gaubert, 4.05.2021

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sciences

Notre cerveau: un chaos bien organisé. Une équipe de l'UNIGE décrypte un des mécanismes de la conscience Déchiffrer le mystère de la conscience est le défi majeur des neurosciences actuelles. Dans ce contexte, l'équipe vient de mettre en lumière une caractéristique importante de la pensée consciente. Grâce aux technologies de pointe en neuroimagerie du Brain & Behaviour Laboratory (BBL) et à des méthodes d'analyses mathématiques, cette équipe a montré que la pensée consciente peut se décomposer en une succession de micro-états cérébraux ou "atomes de la pensée". La séquence temporelle de ces micro-états n'est ni aléatoire, ni déterminée, mais chaotique, ce qui signifie qu'elle a une structure, mais qui ne peut pas être anticipée. Cette organisation chaotique de l'activité cérébrale apparaît comme la clef permettant au cerveau de réagir rapidement à des événements inattendus. Cette étude, qui fait l'objet d'une publication dans la revue PNAS, constitue un pas en avant sur la piste de la compréhension de la conscience, ainsi que de certaines maladies mentales. Le fonctionnement de la conscience reste une question encore très mal comprise des scientifiques. Beaucoup ont essayé d'en saisir les fondements en élaborant des modèles théoriques, mais peu ont réellement tenté d'en comprendre l'organisation cérébrale à partir de mesures de l'activité neuronale. Les prof. Dimitri Van De Ville et Christoph Michel, de la Faculté de médecine et du Centre de neurosciences de l'UNIGE, en collaboration avec l'Institut de Bio-ingénierie de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont mis en place une expérience pour mieux saisir comment la pensée spontanée et consciente s'organise. En effet, les chercheurs ont mesuré l'activité cérébrale de volontaires en utilisant simultanément deux méthodes de neuroimagerie du Brain & Behaviour Laboratory (BBL) de l'UNIGE: l'électro-encéphalographie (EEG), qui permet d'obtenir des mesures à des échelles de temps de l'ordre de la milliseconde, et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui permet de suivre l'activité du cerveau sur des échelles de temps de l'ordre de la seconde. Durant les enregistrements, les volontaires devaient laisser libre cours à leurs pensées, sans se focaliser sur une idée particulière. Les signaux provenant de ces enregistrements ont été analysés à l'aide d'outils mathématiques. Les atomes de la pensée A la suite de ces expériences, les scientifiques ont d'abord remarqué que l'activité cérébrale s'organise en une succession de micro-états. Ces micro-états, considérés comme les "atomes de la pensée", sont les éléments constitutifs de la cognition, un peu comme des "morceaux" de pensée. Chaque micro-état correspond à une configuration particulière de l'activité des neurones dans le cerveau. Les chercheurs ont mis en évidence quatre micro-états distincts qui correspondent aux aspects visuels, auditifs, introspectifs et attentionnels de la pensée. Une pensée apparaît donc comme une alternance de composantes visuelles, auditives, introspectives et attentionnelles. Des fractales dans notre cerveau En outre, en appliquant une analyse mathématique avancée sur les mesures faites au moyen de l'EEG et de l'IRMf, les chercheurs ont fait une découverte surprenante: les atomes ou morceaux de pensée se succèdent avec une structure temporelle semblable aux deux échelles de temps. La même structure est ainsi observée tant à l'échelle de l'ordre du dixième de seconde (avec l'EEG) qu'à celle de l'ordre de la dizaine de secondes (avec IRMf). Cette propriété est la caractéristique principale des fractales dans la théorie du chaos. Un objet fractal présente le même motif lorsqu'il est regardé au microscope, à la loupe ou à l'oeil nu. Il semblerait que la durée des micro-états joue un rôle prédominant dans cette organisation fractale de la pensée. "Prenons l'analogie du livre dans lequel les lettres représentent les atomes de la pensée. Ceux-ci se combinent pour former des mots, qui eux-mêmes se combinent pour former des phrases ; les phrases se combinent en paragraphes, et ainsi de suite jusqu'à obtenir un livre, tout cela avec toujours les mêmes règles syntaxiques" explique Christoph Michel, un des auteurs de l'étude. "Ce que nous avons mis en évidence, c'est une syntaxe de la pensée". Fonctionnel grâce au chaos Ce serait donc grâce à cette organisation "chaotique" de la pensée que le cerveau peut se réorganiser et s'adapter très rapidement selon les besoins. Des perturbations dans les micro-états pourraient être à l'origine de certaines maladies mentales. Par exemple, on a observé chez les schizophrènes des micro-états de durée plus courte que la normale, suggérant la présence de pensées inabouties. Suite à cette découverte, les chercheurs vont maintenant pouvoir s'attacher à comprendre cette syntaxe neuronale chez des patients neurologiques et chez des sujets sains qui subissent un changement de l'état de conscience, comme pendant le sommeil.

Auteur: Internet

Info: Université de Genève 21 octobre 2010

[ réflexion ] [ hologramme ] [ désordre ] [ citation s'appliquant à ce logiciel ]

théorie du tout

Une nouvelle "loi de la nature" qui englobe le vivant, les planètes et les étoiles

(Photo) Ammonite irisée trouvée près de Calgary, Canada. La diversité biologique (biodiversité) entraîne la diversité minérale, et vice versa.

Selon une équipe composée de scientifiques et de philosophes, la théorie de l'évolution formulée par Charles Darwin au 19e siècle n'est qu'un "cas particulier" d'une loi de la nature qui engloberait le vivant mais aussi les minéraux, les planètes et les étoiles. Attention, débats en perspective !

Et si l'évolution ne se limitait pas à la vie sur Terre ? C'est ce que suggère une équipe de neuf scientifiques et philosophes américains dirigés par la Carnegie Institution for Science, à travers un nouvel article publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

La publication énonce la "loi de l'augmentation de l'information fonctionnelle", selon laquelle tous les "systèmes naturels complexes" – qu'il s'agisse de la vie sur Terre ou des atomes, des minéraux, des planètes et des étoiles – évoluent vers des états "plus structurés, plus diversifiés et plus complexes".

Vivant, atomes, étoiles…

Concrètement, qu'est-ce que cela signifie ? Juste avant d'en venir aux exemples, il faut définir en quelques mots ce que les auteurs entendent par "évolution". Un terme qu'il faut ici comprendre comme "sélection pour la fonction". Restez concentré, c'est tout simple !

Si le naturaliste du 19e siècle Charles Darwin avait globalement assimilé la "fonction" à la survie des êtres, c'est-à-dire à la capacité de vivre assez longtemps pour produire une progéniture fertile, les auteurs vont plus loin en reconnaissant également comme fonctions la "stabilité" (capacité à perdurer) et la "nouveauté" (nouvelles configurations).

Pour illustrer la sélection de la "nouveauté", l'article évoque à la fois des cas qui concernent le vivant, à l'instar de la photosynthèse, de la vie multicellulaire (quand les cellules ont "appris" à coopérer jusqu'à ne former plus qu'un organisme) et des comportements animaux. Mais aussi des exemples au sein du règne minéral !

Ainsi, les minéraux de la Terre, qui étaient au nombre d'une vingtaine à l'aube de notre système solaire, sont aujourd'hui près de 6 000. Et c'est à partir de seulement deux éléments majeurs – l'hydrogène et l'hélium – que se sont constituées, peu après le big bang, les premières étoiles, au sein desquelles se sont ensuite formés une vingtaine d'éléments chimiques plus lourds, avant que la génération suivante d'étoiles ne s'appuie sur cette diversité initiale pour produire près d'une centaine d'autres éléments.

"L'évolution est partout"

"Charles Darwin a décrit avec éloquence la façon dont les plantes et les animaux évoluent par sélection naturelle, avec de nombreuses variations et caractéristiques des individus et de nombreuses configurations différentes. Nous soutenons que la théorie darwinienne n'est qu'un cas très particulier et très important au sein d'un phénomène naturel beaucoup plus vaste", résume dans un communiqué le Pr Robert M. Hazen, de Carnegie, qui a supervisé les travaux.

Et son collègue Michael L. Wong, astrobiologiste à Carnegie et premier auteur de l'étude, de compléter : "l'univers génère de nouvelles combinaisons d'atomes, de molécules, de cellules, etc. Les combinaisons qui sont stables et qui peuvent engendrer encore plus de nouveauté continueront à évoluer."

"C'est ce qui fait de la vie l'exemple le plus frappant de l'évolution, mais l'évolution est partout."

Cette nouvelle "loi de la nature" qui décrit une complexité croissante n'est pas sans en rappeler une autre : le deuxième principe de la thermodynamique. Celui-ci stipule en effet que "l'entropie" (autrement dit, le désordre) d'un système isolé augmente avec le temps – raison pour laquelle la chaleur circule toujours des objets les plus chauds vers les objets les plus froids.

Discussion ouverte

Forces et mouvement, gravité, électromagnétisme, énergie… La plupart des "lois de la nature", décrivant et expliquant les phénomènes observés en permanence dans le monde naturel, ont été énoncées il y a plus de 150 ans.

Nul doute que la nouvelle "loi de la nature" énoncée par l'équipe américaine – formée de trois philosophes des sciences, de deux astrobiologistes, d'un spécialiste des données, d'un minéralogiste et d'un physicien théorique – suscitera moult réactions au sein de la communauté scientifique.

"À ce stade du développement de ces idées, un peu comme les premiers concepts au milieu du 19e siècle pour comprendre "l'énergie" et "l'entropie", une discussion ouverte et large est maintenant essentielle", a d'ailleurs commenté dans le communiqué Stuart Kauffman, chercheur à l'Institut de biologie des systèmes (Seattle).

Pour rappel, une théorie n'est "scientifique" que si les principes qui la constituent conduisent à au moins une prédiction suffisamment précise pour pouvoir être testée par une expérience (ou une mesure) susceptible de la réfuter…

Auteur: Internet

Info: https://www.geo.fr, Nastasia Michaels, 16/10/2023

[ panthéisme ] [ panpsychisme ] [ complexification ]

homme-animal

Ce que l'Homme et le gorille ont en commun
Des chercheurs du Wellcome Trust Sanger Institute (Royaume-Uni), avec la participation de l'équipe d'Emmanouil Dermitzakis, professeur Louis-Jeantet à la Faculté de médecine de l'UNIGE, ont réussi à séquencer le génome du gorille, le seul hominidé dont le génome n'avait pas encore été décodé. Cette étude a révélé qu'une partie du génome humain ressemble davantage à celui du gorille qu'à celui du chimpanzé. Les résultats de cette recherche offrent des perspectives inédites sur l'origine de l'Homme.
L'être humain, le chimpanzé et le gorille présentent de nombreuses similitudes anatomiques et physiologiques. Des études moléculaires ont confirmé que l'Homme est plus proche des grands singes d'Afrique, en particulier du chimpanzé, que des ourang-outans. Des analyses complémentaires ont ensuite exploré les différences fonctionnelles entre les espèces de grands singes et déterminé leur influence sur l'évolution de l'être humain à travers le séquenc¸age de l'ADN du chimpanzé et de l'orang-outan, mais pas celui du gorille.
L'équipe de chercheurs menée par le Wellcome Trust Sanger Institute propose la première analyse génomique du gorille jamais réalisée qui constitue une base d'étude de l'évolution des hominidés. C'est la première fois que des scientifiques réussissent à comparer les génomes des quatre espèces d'hominidés: les humains, les chimpanzés, les gorilles et les orangs-outangs.
"Le séquençage du génome du gorille est important puisqu'il permet de lever le voile sur la période de l'évolution durant laquelle nos ancêtres ont commencé à s'éloigner de nos cousins les plus proches. Nous pouvons ainsi examiner les similitudes et les dissemblances entre nos gènes et ceux du gorille, le plus grand des primates anthropoi¨des, explique Aylwyn Scally du Wellcome Trust Sanger Institute. Nous avons assemblé l'ADN de Kamilah, un gorille femelle des plaines de l'ouest, et nous l'avons comparé aux génomes d'autres grands singes. Nous avons également prélevé l'ADN d'autres gorilles afin d'analyser les différences génétiques entre les espèces de gorille."
Cette étude met en lumière la période à laquelle trois espèces étroitement liées, le gorille, le chimpanzé et l'Homme, ont commencé à se différencier. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les espèces ne divergent pas toujours brutalement à un moment donné, elles se séparent parfois progressivement sur une longue période.
L'équipe a découvert que la divergence génétique entre les gorilles et les humains et chimpanzés date d'il y a environ 10 millions d'années. La dissemblance génomique entre les gorilles des plaines de l'est et de l'ouest est, quant à elle, beaucoup plus récente et remonte à 1 million d'années. Leur génome se sont graduellement éloignés jusqu'à être complètement distincts. Cette divergence est comparable, à certains égards, à celle qui existe entre les chimpanzés et les bonobos, et entre l'Homme moderne et l'homme de Néanderthal. L'équipe a analysé plus de 11 000 gènes chez l'humain, le chimpanzé et le gorille afin de déterminer les changements génétiques apparus au cours de l'évolution.
Bien que l'Homme et le chimpanzé soient génétiquement proches, les chercheurs ont découvert que cette ressemblance ne s'appliquait pas à la totalité du génome. En réalité, 15% du génome humain se rapproche davantage de celui du gorille que de celui du chimpanzé. Les chercheurs ont découvert que, chez ces trois espèces, les gènes liés à la perception sensorielle, à l'oui¨e et au développement cérébral, ont montré des signes d'évolution accélérée, particulièrement chez l'humain et le gorille. Les résultats de cette recherche ont révélé non seulement des dissemblances entre les espèces, mettant en lumière des millions d'années de divergence évolutionniste, mais également des similarités.
Les gorilles et les humains partagent en effet de nombreuses modifications génétiques, impliquées notamment dans l'évolution de l'audition. Il y a quelques années, des scientifiques avaient suggéré que l'évolution rapide des gènes humains liés à l'audition était en corrélation avec celle du langage. Cette déclaration est aujourd'hui remise en question puisque cette étude démontre que les gènes de l'audition ont évolué au même rythme chez l'être humain et chez le gorille.
Grâce à cette recherche, les scientifiques ont fait le tour de toutes les comparaisons entre les espèces d'hominidés. Après des décennies de débats, leurs interprétations génétiques sont désormais cohérentes avec le registre fossile. Les paléontologues et les généticiens peuvent dorénavant travailler sur les mêmes bases.
"Cette étude offre des perspectives inédites sur l'évolution de nos ancêtres et de nos origines. Les conclusions de ce travail de recherche sont pertinentes d'un point de vue historique, mais ce n'est pas tout. Elles sont d'une importance fondamentale pour la compréhension de notre génome, de la variabilité génétique et des conséquences médicales des mutations", commente Emmanouil Dermitzakis. Avec son équipe genevoise, ce a participé à l'analyse des activités génétiques à partir de cellules prélevées chez le gorille, l'Homme, le chimpanzé et le bonobo. Ses résultats démontrent que d'un point de vue général l'expression des gènes correspond aux différences génétiques entre les espèces.

Auteur: Internet

Info: http://www.unige.ch/communication/archives/2012/gorilles.html

[ quadrumane ] [ métamorphose ]

théorie du tout

Des chercheurs pourraient avoir découvert une nouvelle loi sur l'évolution de tout ce qui existe dans l'univers !

Comment les choses évoluent-elles ? C'est la question à laquelle les chercheurs tentent de répondre. Galaxies, étoiles et même la vie telle que nous la connaissons ont subi un processus d'évolution. La question est de comprendre comment ce processus se déroule et pourquoi il se produit.

(photo) Un exemple de systèmes complexes sont les galaxies et l'interaction entre elles lors d'une collision.

Lorsque nous regardons l'Univers, nous trouvons des structures complexes allant de la vie telle que nous la connaissons aux galaxies et aux étoiles. Dans différents domaines de la connaissance, le niveau de complexité semble être une question ouverte : comment les structures sont-elles parvenues à des niveaux aussi complexes ?

En biologie, une des questions est de comprendre comment la vie est arrivée à ce que nous connaissons aujourd’hui. En philosophie, la question de la conscience et de l'intelligence qui ont évolué vers des formes de plus en plus complexes. En astronomie, la question de savoir comment les galaxies ont évolué pour devenir ce que nous connaissons aujourd'hui reste jusqu'à présent un grand mystère.

Avec ces questions à l'esprit, un groupe de chercheurs de différents domaines se sont réunis pour proposer une nouvelle loi sur l'évolution des choses dans l'Univers. La loi est connue sous le nom de "loi de l'augmentation de l'information fonctionnelle" qui tente d'expliquer pourquoi les choses évoluent vers des structures plus complexes.

Systèmes Complexes

Des systèmes complexes peuvent être trouvés dans différents domaines allant de la sociologie à la physique. Le domaine se concentre sur la compréhension des unités d'un ensemble qui interagissent les unes avec les autres et ont une dynamique collective.

Un exemple de cela est le comportement d'un ensemble de personnes lors d'un concert de musique, chaque participant est une personne, mais il y a un comportement collectif.

La propre question de comment la vie est apparue est un problème qui a une intersection avec les systèmes complexes. Nous pouvons comprendre les êtres vivants comme une série d'interactions complexes entre les molécules qui à leur tour ont des interactions avec leurs atomes. Expliquer comment nous sommes arrivés à ce niveau de complexité est une grande question ouverte.

Complexité en Physique

En physique, le domaine des systèmes complexes est extrêmement riche pour expliquer différents types de problèmes. Les propres particules et interactions entre particules deviennent de véritables laboratoires. Mais peut-être que les grandes questions se trouvent à l'intérieur de l'astrophysique.

(photo) Les systèmes complexes peuvent être dans une variété de domaines allant de la sociologie à la physique.

Nous observons des galaxies de différents types avec des dynamiques compliquées. Notre propre Voie Lactée est un exemple de galaxie de type spirale, mais nous observons d'autres types tels que les elliptiques, les irrégulières et les lenticulaires. La dynamique complexe soulève des questions telles que : comment sont-elles apparues ?

L'une des missions principales du télescope spatial James Webb est de comprendre comment les galaxies se sont formées lorsque l'Univers était jeune. La réponse est si difficile qu'il y a un effort de la communauté scientifique pour analyser les détails des données pour commencer à tenter de répondre à la question.

Étude des Systèmes Complexes

Certains chercheurs de l'Université de Cornell se sont réunis pour répondre à la question : pourquoi les systèmes complexes, y compris la vie, évoluent-ils vers de plus grandes informations fonctionnelles au fil du temps ? L'étude a rassemblé des astronomes, des physiciens, des philosophes, un minéralogiste et un scientifique des données pour tenter de répondre.

Selon l'auteur de l'étude, c'était l'une des plus grandes réunions entre philosophes et scientifiques de la nature pour répondre à la question. Ensemble, ils ont introduit ce qu'ils ont appelé la "loi de l'augmentation de l'information fonctionnelle". Les lois aident à donner une direction pour comprendre la raison derrière ce que nous observons.

Loi de l'Augmentation de l'Information Fonctionnelle

Dans le travail publié par la revue PNAS, les chercheurs rapportent que la nouvelle loi stipule qu'un système évolue si différentes configurations du système sont utilisées pour une ou plusieurs fonctions. En d'autres termes, un système aura tendance à devenir de plus en plus complexe au fil du temps en fonction des fonctions.

La loi parle également de la sélection naturelle des systèmes et du fait que seuls certains survivront, c'est-à-dire que les plus complexes survivront. Cela est très similaire à la Théorie de l'Évolution de Darwin mais élargie à des systèmes qui ne sont pas vivants, comme l'arrangement des atomes ou même des galaxies.

Critiques

Le travail a été salué par différents chercheurs qui soutiennent que c'est un pas en avant dans la compréhension des systèmes complexes. Cependant, certains ont également examiné le travail avec critique, disant qu'il n'est pas nécessaire de trouver une loi analogue à la théorie de Darwin pour les systèmes non vivants.

Auteur: Internet

Info: https://www.tameteo.com, Roberta DuarteMeteored Brésil25/10/2023

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cognition

Les secrets de la conscience : l'imagerie cérébrale révèle pour la première fois des connexions critiques 

Des chercheurs américains ont réussi à cartographier un réseau cérébral essentiel dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine, en utilisant des techniques d'IRM multimodales avancées. Cette approche offre de nouvelles pistes pour traiter certains troubles neurologiques.

(Image : illustration d'une galaxie dans la silhouette d'une tête humaine représentant l'éveil de la conscience)

Au cœur des neurosciences se trouve un défi complexe : comprendre les fondements de la conscience humaine. Entre éveil et perception, se dessinent des réseaux cérébraux dont les mystères ont longtemps échappé à nos outils d'observation. Mais grâce à la neuro-imagerie, les chercheurs ont identifié un réseau cérébral crucial pour la conscience humaine.

Dans un article publié le 1er mai 2024 dans Science Translational Medicine, un groupe de chercheurs du Massachusetts General Hospital et du Boston Children's Hospital, aux États-Unis, tous deux faisant partie du système de santé Mass General Brigham, ont réussi à cartographier un réseau cérébral sous-cortical crucial dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine. 

Éveil et conscience : deux dimensions de l'activité cérébrale

L'éveil concerne l'activité et l'attention du cerveau, tandis que la conscience implique nos pensées et sensations résultant de l'intégration d'informations sensorielles et émotionnelles. Il est intéressant de noter que ces deux aspects de la conscience peuvent être dissociés, comme chez les patients en état végétatif qui présentent des cycles d'éveil mais une absence de conscience.

Si le cortex cérébral est considéré comme le siège principal des processus neuronaux de la conscience, les voies sous-corticales ascendantes du tronc cérébral, de l'hypothalamus, du thalamus et du cerveau basal sont essentielles pour l'éveil. Les voies ascendantes transportent des informations sensorielles et des signaux moteurs depuis le tronc cérébral vers le cerveau.

Visualiser les connexions cérébrales à une résolution submillimétrique

À l'aide de techniques d'IRM multimodales avancées, les chercheurs ont pu visualiser les connexions cérébrales à une résolution spatiale submillimétrique.

Cette approche leur a permis de cartographier des connexions jusqu'alors inconnues entre le tronc cérébral, le thalamus, l’hypothalamus, le prosencéphale basal et le cortex cérébral, formant ainsi ce qu'ils nomment le "réseau d'éveil ascendant par défaut", essentiel pour maintenir l'éveil.

Le tronc cérébral est une partie essentielle du cerveau située à la base, qui contrôle des fonctions vitales comme la respiration et la fréquence cardiaque. Le thalamus agit comme un relais pour les informations sensorielles, aidant à les transmettre au cortex cérébral pour le traitement. L’hypothalamus joue un rôle clé dans la régulation des fonctions corporelles telles que la faim, la soif, et le sommeil. Le prosencéphale basal est impliqué dans le contrôle des mouvements et des émotions. Le cortex cérébral est la couche externe du cerveau responsable des fonctions cognitives supérieures telles que la pensée, la perception et la conscience. Ensemble, ces régions forment un réseau appelé le "réseau d'éveil ascendant par défaut", crucial pour maintenir l'état de veille et la conscience dans le cerveau.

(Illustration : Anatomie du cerveau en coupe)

"Notre objectif était de cartographier un réseau cérébral (ensemble de régions du cerveau qui travaillent conjointement pour effectuer des fonctions spécifiques, connectées par des voies de communication neuronales) crucial pour la conscience humaine et de fournir aux cliniciens des outils améliorés pour détecter, prédire et favoriser la récupération de la conscience chez les patients atteints de graves lésions cérébrales", explique Brian Edlow, premier auteur de l'étude, co-directeur du Neuroscience Mass General et directeur associé du Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR), dans un communiqué.

Ce réseau " ascendant par défaut de l'éveil" maintient l'éveil dans le cerveau conscient au repos. Le concept d'un réseau " par défaut" repose sur l'idée que certains systèmes de neurones dans le cerveau sont le plus activement fonctionnels lorsque le cerveau est dans un état de repos conscient. En revanche, d'autres réseaux sont plus actifs lorsque le cerveau effectue des tâches dirigées vers des objectifs.

Intégration des données IRM pour cartographier le réseau cérébral

Pour étudier les propriétés fonctionnelles de ce réseau cérébral par défaut, les chercheurs ont combiné des techniques d'imagerie cérébrale avancées, intégrant des données de tractographie par IRM de diffusion ex vivo (cultures cellulaires) et d'IRM fonctionnelle (IRMf) in vivo (humain) à 7 Tesla (7-T).

Les données d'IRM ont ainsi permis de localiser les zones dans le cerveau et d'étudier leurs connexions à l'aide de techniques de tractographie par IRM de diffusion. L’analyse des données d'IRM fonctionnelle, quant à elle, a permis aux chercheurs de comprendre comment ces connexions influent sur l'état d'éveil et de conscience du cerveau humain.

Ces analyses ont finalement révélé des connexions fonctionnelles entre le réseau ascendant par défaut du tronc cérébral et le réseau mode par défaut cortical qui contribue à la conscience de soi dans le cerveau conscient au repos. Les cartes de connectivité structurelle et fonctionnelles complémentaires fournissent une base neuroanatomique pour intégrer l'éveil et la conscience dans la conscience humaine.

(image en coupe montrant un exemple de données de tractographie par IRM de diffusion. Il s'agit là d'une vue latérale du tractus moteur, le tractus corticospinal, d'un sujet humain.)

Feuille de route pour mieux comprendre 

"Les connexions cérébrales humaines que nous avons identifiées peuvent être utilisées comme une feuille de route pour mieux comprendre un large éventail de troubles neurologiques associés à une conscience altérée, allant du coma, aux crises, au syndrome de mort subite du nourrisson (SIDS)", précise Hannah Kinney, MD, Professeure Émérite à l'Hôpital pour Enfants de Boston et à l'École de Médecine de Harvard, dans un communiqué.

Les données de cette étude pourraient servir de base pour comprendre divers troubles neurologiques liés à une altération de la conscience. Les chercheurs ont mis à disposition des données IRM et des méthodes de cartographie cérébrale, ainsi qu'un nouvel atlas du Réseau Ascendant de l'Éveil de Harvard, pour soutenir de futures recherches dans ce domaine.

Les auteurs mènent actuellement des essais cliniques pour stimuler le réseau ascendant par défaut de l'éveil chez les patients en coma après une lésion cérébrale traumatique, dans le but de réactiver le réseau et de restaurer la conscience.

Auteur: Internet

Info: sciencesetavenir.fr - Juliette Frey le 10.05.2024

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culte démystifié

Flipper et juke-box sont des machines qui prolongent l’univers magique de l’enfance dans la société adulte. Ils représentent un seuil et un passage, la fin de l’enfance et le commencement de l’adolescence. Leur usage est aussi une décisive promotion sociale : il signifie l’accession au statut de consommateur. La fonction ludique investit la société Industrielle et la soumet à ses valeurs.

Cette magie n’est pas le génie de l’enfance. Bien au contraire. Elle est celle de l’idéologie néo-capitaliste qui s’incarne dans l’enfant et qui devient alors le génie de l’enfance capitaliste. Nous sommes là au cœur de la "société de consommation", du premier dressage du corps à la consommation.

On a voulu opposer la spontanéité et le naturel de l’enfant à "la société de consommation" de l’adulte. C’est le contraire qui est vrai : l’enfant s’abandonne sans aucune retenue à l’univers de la consommation, tandis que l’adulte – lorsqu’il est producteur – peut lui résister.

Quelle est la genèse de cette magie ? Comment l’enfant devient-il "innocent", "spontané" ? Comment l’idéologie de la consommation investit, dès le principe, l’enfance ?

L’explication sera proposée par une donnée anthropologique. Le corps du bébé est exclusivement fonction de consommation. Car c’est un immature. La cité reconnaît cette donnée ontologique ; le droit naturel. L’éducation consiste à redresser cette nature vouée au "principe de plaisir". Par l’apprentissage de la cité et du métier, le corps doit apprendre à se soumettre au procès de production. L’éducation politique du corps consiste à soumettre le "principe de plaisir" au principe de réalité.

Dans le système Capitaliste, ce travail ne doit pas être fait : le droit naturel doit se prolonger en irresponsabilité civique. C’est le dressage à la consommation, l’éducation de la "société de consommation" qui sera libérale, permissive, libertaire. C’est la toute-puissance du "principe de plaisir".

Les parents ne font alors que proposer l’éducation de la société industrielle sous tutelle capitaliste. Celle-ci impose l’usage coutumier de ses techniques. Un système fonctionnel qui prolonge et multiplie les pouvoirs du petit prince de la consommation. Celui-ci va jouer des objets manufacturés, utilitaires du milieu familial. Ce qui est usage fonctionnel pour les adultes devient usage ludique. Le droit naturel de l’enfant devient désinvolture d’usager. C’est l’accès au statut de consommateur.

Usage magique : il suffit d’appuyer sur un bouton. L’enfant investit ses privilèges dans l’espace familial, celui de l’équipement ménager. Et de tous les équipements (voiture, télévision, etc.) qui deviennent alors des objets de consommation. Au service du principe de plaisir, du ludique. L’enfant profite, – intégralement, lui – d’un procès de production qu’il peut – sans culpabilité encore – ignorer totalement.

C’est la magie moderne : un appareil utilisé sans connaître la nature de son fonctionnement, une fonction asservie sans soupçonner l’ordre du travail qui l’a produite. D’un rien, sans aucun effort, d’un seul souhait, d’un seul geste, surgit une consommation parfaite.

L’enfant est alors d’une totale disponibilité. A la consommation. Voyez sa manipulation de l’objet-marchandise. Il fait preuve d’une dextérité, d’une désinvolture qui stupéfient le cercle de famille. Il témoigne d’une agilité d’usage, d’une facilité insolentes.

Toute une culture – celle de la technologie de la société industrielle avancée – s’est consacrée, au prix d’un immense travail au développement du confort. Et sa caractéristique est d’avoir pu atteindre une extraordinaire facilité de son usage : il suffit d’appuyer sur un bouton. Le principe de la pédagogie d’intégration au système capitaliste est alors cet usage magique – par l’enfant – du fonctionnel.

Lénine disait que le communisme c’est l’électricité plus les Soviets. Le capitalisme, c’est l’électricité plus la magie fonctionnelle. Autrefois, l’usage d’un progrès était encore une technique d’usage. Pendant longtemps, l’instrument de libération a entraîné de dures contraintes. Un travail d’usage autre que le travail de production. Il y avait comme un échange symbolique, entre le travail qui permettait l’usage et la fonction libératrice de cet usage.

Avec l’électricité, il suffit d’une pichenette, geste magique, alors, de démiurge : l’enfant profite d’un progrès sans donner aucun travail – même symbolique – en échange. Il s’installe dans la totale ignorance du travail nécessaire à cette consommation. La pédagogie du système consiste à maintenir cette ignorance et à exalter cette gratuité. L’enfant doit se vautrer dans cet univers magique : la récupération totale du travail et du progrès. L’univers fonctionnel – résultat du fantastique travail de l’humanité – est alors réduit à la fonction ludique qui prolonge et accomplit l’univers ludique enfantin. Le capitalisme veut que nous restions jeunes et que nous soyons comme des enfants ! Le travail des uns sera l’éternelle adolescence des autres.

Le principe de l’éducation d’avant le capitalisme monopoliste d’Etat : la ludicité de l’enfant devait très vite affronter le sérieux de la praxis. Il fallait apprendre à vivre. Toute pédagogie était aussi un apprentissage. Pour le moins celui des techniques d’usage de la vie quotidienne. Car celle-ci exigeait une multitude de travaux domestiques. Et chacun devait en prendre sa part. Un dressage élémentaire du corps était le sevrage civique (celui de la passivité du corps). Du corps organe de réception et d’usage, corps de la digestion, corps originel (corps de la "société de consommation").

Cette structure éducative ne doit surtout pas être taxée de bourgeoise. Ce n’est pas l’idéologie qui l’imposait, mais le mode de production. Et elle se vérifiait, par la force des choses, davantage en milieu populaire qu’en milieu bourgeois.

Mais la bourgeoisie s’efforçait aussi de garantir cette structure, à tous les niveaux de la hiérarchie sociale. Il fallait un dressage minimum du corps (ne serait-ce que faire son lit) pour participer au vécu quotidien d’un mode de production aux technologies peu développées et très contraignantes. De là, par exemple, des traditions comme l’apprentissage sur le tas (du fils de famille) ou l’éducation civique dérivée de la préparation militaire : les boy-scouts (la culture bourgeoise avait su proposer un militantisme écologique auprès duquel les prétentions écologisantes de notre époque semblent bien molles et paresseuses).

Maintenant, l’enfant ne trouve plus ces résistances civiques à son investissement ludique. On le préserve même des exercices pédagogiques élémentaires, devenus autoritarisme et brimade. On lui livre toutes les technologies d’usage. Son activisme magique originel ne rencontre plus de barrière.

Auteur: Clouscard Michel

Info: Le capitalisme de la séduction

[ naturalisation ]

sexualité

La culotte peut-elle être chaude et la tête froide ?

Est-il possible qu'une femme soit physiquement excitée sans s'en apercevoir ? A la vue de films érotiques qui les font abondamment mouiller, la majorité des femmes prétendent que ces films les laissent "de glace". Mépris du corps ? Déni du désir ?

Si on demande aux femmes quels scénarios les excitent, elles ont tendance à minorer. Faudrait pas avoir l'air trop "salope". Officiellement, donc, les femmes - pour leur majorité - n'aiment pas l'idée de se retrouver au lit avec trois hommes, ni de se faire payer par un bel inconnu pour le rejoindre dans une chambre d'hôtel, ni les plans hardcore, ni la sodomie, etc.

Fatiguée d'entendre toujours le même discours, la chercheuse américaine Meredith Chivers invente un appareil à mesurer l'excitation et découvre que les femmes sont excitées... même lorsqu'elles affirment le contraire. Ces femmes mentent-elles ? "Non", répond Meredith Chivers, qui part du principe que ses cobayes sont de bonne foi lorsqu'elles passent le test. Dans ce cas, comment expliquer un tel aveuglement ? S'agit-il d'un refus inconscient de ses propres émois, conditionné par l'éducation ? Ou d'une plus grande "capacité" de faire la part des choses entre les manifestations physiologiques et l'excitation mentale ? Plusieurs hypothèses sont possibles.

EXCITÉE SANS LE SAVOIR

La première hypothèse repose sur l'idée d'une disparité fonctionnelle entre le pénis et le vagin. En d'autres termes : il est cliniquement possible que la femme soit excitée sans le savoir. Dans Le Secret des femmes*, Elisa Brune et Yves Ferroul l'expliquent ainsi : "Un clitoris peut être gorgé de sang et gonflé en érection sans que sa propriétaire en soit le moins du monde au courant. Situation impossible pour un pénis dont l'aspect crie son état sur tous les toits. Raison, sans doute, pour laquelle excitation mentale et excitation physiologique sont plus étroitement liées chez l'homme que chez la femme. Raison aussi pour laquelle la probabilité de masturbation spontanée est plus grande chez les garçons que chez les filles. Une érection visible, d'un côté, va induire un comportement de curiosité et de renforcement de l'excitation, alors qu'une érection invisible, de l'autre côté, va laisser le champ ouvert à une multitude de ressentis différents : excitation, ou gêne, ou malaise, ou incompréhension, ou saute d'humeur, ou inconscience pure et simple. Est-ce pour cela que 54 % des hommes disent penser au sexe au moins une fois par jour, contre seulement 19 % des femmes ?" "On peut donc être excitée, poursuivent-elles, sans le savoir, et ce même lorsqu'on baigne dans une ambiance sexuelle. Lorsqu'on soumet des hommes et des femmes à des stimuli pornographiques, les réponses physiologiques sont équivalentes en rapidité et en intensité (mesurée par l'augmentation du débit sanguin dans les organes génitaux qui lui-même induit la lubrification chez la femme). À cette différence près que les femmes déclarent souvent ne ressentir aucune excitation (là où les hommes sont parfaitement conscients de ce qui se passe)." Pour Elisa Brune et Yves Ferroul, il est physiologiquement possible pour une femme de rester sourde aux appels lancés depuis sa culotte. Mais cette surdité est-elle une bonne chose ? Culturellement, les femmes sont éduquées à nier leurs désirs. Si elles se bouchent les oreilles, refusant d'entendre ce que le corps leur dit, faut-il se contenter de dire "C'est comme ça ?". Ou faut-il inciter les filles à se fier plus à leurs sensations physiques qu'à la morale répressive ambiante?

DÉSOLANTE PSYCHOLOGIE ÉVOLUTIONNISTE

La question est difficile car il se peut fort que les sécrétions vaginales n'aient POUR DE VRAI rien à voir avec l'excitation mentale. "On a déjà constaté des vagins lubrifiés lors de viols, ce qui ne veut pas dire pour autant qu'il y avait consentement ou plaisir, raconte Elisa Brune. La paroi vaginale répond du tac au tac lorsqu'on a besoin d'elle, quel que soit le scénario." Le problème avec cette hypothèse-là, c'est qu'elle est récupérée par des adeptes de la psychologie évolutionniste et détournée à leur profit : ils affirment que la "vasocongestion réflexe" du vagin (le fait que les femmes se mettent à mouiller dès qu'elles sont confrontées à des corps nus ou des situations sexuelles) "pourrait être le résultat d'une adaptation évolutive rendant la femelle apte au coït plus rapidement, c'est à-dire indistinctement à la moindre alerte, ce qui la protègerait des blessures en cas de sollicitation brutale." Idée rancie, sous-tendue par une idéologie scientiste qui ramène systématiquement le désir à sa seule dimension biologique.

Il est toujours désolant de constater que les résultats de recherche qui devraient nous amener à poser de vraies questions sur ce que nous sommes (ou ce que nous voulons) sont mises au profit d'un discours -rabâché ad nauseam- réduisant la sexualité à n'être qu'un instinct primal, puis qu'un programme génétique, hérité du Pléistocène. C'est le même discours que celui qui consiste à dire : la pornographie est une drogue, puisqu'elle réduit notre self-contrôle ; les hommes sont naturellement des violeurs polygames attirés par le rapport taille-hanche de 0,7 ; les femmes sont naturellement des harpies frigides, possessives et monogames... Il est désolant de constater que ce discours, désespérant car rempli de mépris envers la complexité humaine, reste la réponse à tout lorsque nous sommes confrontés à des données étranges. Pourquoi les femmes s'excitent-elles sur les bonobos qui copulent et pas les hommes ?

OUVRIR DE NOUVELLES PISTES

Dans un article datant du 21 mars 2014, le chercheur Martin Baker (1) avance : "Lorsque Meredith a fait cette curieuse découverte, elle avait bien conscience que ça ne collait pas avec la doxa. La doxa veut que les mâles humains soient excités par le fait de multiplier leurs partenaires et que les femelles humaines, au contraire, ne soient excitées que par la tendresse et l'amour. Le problème que soulève la contradiction entre ce qui les excite physiquement et ce qu'elles prétendent devrait pourtant nous encourager à ouvrir de nouvelles pistes de réflexion sur la sexualité."

Après quoi, Martin Baker propose son analyse : "Nos corps réagissent à certaines images et, ce faisant, nos corps nous encouragent à définir ce qu'est le sexe et la sexualité suivant des critères physiologiques... Nous sommes des créatures remplies de désir pour le sexe, mais également remplies d'attirance pour le désir lui-même. Quand nous grandissons, nous devenons conscient de la possibilité du sexe. Nous apprenons à identifier les réponses physiologiques de nos corps aux possibilités sexuelles. Nous apprenons également à nous définir en fonction de ces réponses : il y a des choses qui nous excitent et d'autres pas. Cela fonde notre identité (sexuelle, mais pas que). Nous apprenons à comprendre qui nous sommes en comparant ce qui nous excite avec ce qui excite les autres et à voir le monde comme un champ ouvert d'interdits ou de possibilités. Ainsi se construit notre univers fantasmatique, à la croisée du corps, du moi et des normes culturelles. Les trois sont nécessaires et il serait intéressant de réfléchir sur la sexualité entendue comme le résultat d'une interaction entre ces trois univers.

Auteur: Giard Agnès

Info: 25 janv. 2015

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neurologie

Construire de meilleures cartes mentales

Des techniques innovantes d'analyse de la fonction et de la structure cérébrales révèlent des détails remarquables de l'architecture neuronale, offrant ainsi de nouvelles pistes pour le diagnostic et le traitement des maladies cérébrales.

Bien que le cerveau humain soit un objet de fascination scientifique depuis des siècles, nous ne faisons qu'effleurer la surface en termes de compréhension de sa fonctionnalité et de sa complexité. Nous connaissons bien les zones fonctionnelles générales du cerveau, mais la manière dont ce réseau interconnecté de neurones traite et transmet les informations pour donner naissance à la pensée et à la mémoire reste un domaine de recherche très actif.

L'étude du fonctionnement du cerveau au niveau physiologique fondamental est l'un des domaines de recherche les plus difficiles, nécessitant de nouvelles méthodes d'expérimentation et de détection de l'activité cérébrale à l'échelle neuronale. Les progrès récents des techniques d'imagerie cérébrale et la compréhension de la structure fine du cerveau ont permis d'explorer les fonctions cérébrales d'une nouvelle manière. Ces découvertes ont des répercussions sur la santé du cerveau et l'intelligence artificielle.

Cerveau/ESPRITS et au-delà

Les projets japonais Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies (Brain/MINDS) et Strategic International Brain Science Research Promotion Program (Brain/MINDS Beyond), qui font partie de plusieurs projets nationaux de recherche à grande échelle sur le cerveau lancés ces dernières années dans le monde entier, visent à étudier les circuits neuronaux qui sous-tendent les fonctions cérébrales supérieures. Il s'agit d'initiatives nationales auxquelles participent des dizaines d'institutions, chacune spécialisée dans un domaine particulier de l'étude du cerveau.

L'étude des primates non humains à l'Université de Tokyo et à l'Institut national des sciences et technologies quantiques (QST) est un domaine qui apporte de nouvelles connaissances sur l'architecture du cerveau.

"Lorsqu'il s'agit de comprendre le cerveau humain et les troubles qui peuvent l'affecter, seuls les autres primates partagent nos fonctions supérieures, telles qu'un cortex visuel hiérarchisé et un cortex préfrontal hautement développé responsable de la fonction exécutive et de la prise de décision", explique Takafumi Minamimoto, qui dirige le groupe des systèmes et circuits neuronaux du département d'imagerie cérébrale fonctionnelle de l'Institut national des sciences et technologies quantiques.

"La recherche sur le cerveau des primates est difficile et coûteuse, mais indispensable. Elle nous permet de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau, ce qui peut nous aider à comprendre et à traiter les troubles cérébraux chez l'homme".

L'équipe de Minamimoto se concentre sur le développement de méthodes plus précises d'analyse des fonctions cérébrales. Leur plus grande réussite a été la mise au point d'une méthode chimiogénétique pour désactiver l'activité cérébrale au niveau d'un neurone unique, combinée à la tomographie par émission de positrons (TEP) - une technique d'imagerie pour des molécules spécifiques. Cela a permis de visualiser non seulement l'activité des neurones des primates, mais aussi leur connexion avec d'autres zones du cerveau.

"Avec la chimiogénétique, nous injectons une solution virale inoffensive dans une zone spécifique du cerveau pour modifier génétiquement les neurones afin de les rendre sensibles à un produit chimique suppresseur", explique Minamimoto. "Nous pouvons ensuite injecter le suppresseur afin d'éteindre les neurones modifiés pendant plusieurs heures".

L'équipe a récemment mis au point un produit chimique suppresseur 100 fois plus efficace, ce qui lui permet d'injecter de minuscules doses de ce suppresseur pour affecter sélectivement des groupes individuels de neurones et leurs connexions axonales. Ils ont utilisé cette technique pour réduire au silence des connexions spécifiques afin de découvrir les circuits responsables de la mémoire de travail et de la prise de décision.

Cette approche est également prometteuse pour le traitement des troubles cérébraux chez l'homme. Par exemple, comme modèle potentiel de traitement chez l'homme, le groupe a récemment rapporté que la chimiogénétique peut supprimer les crises d'épilepsie chez les macaques.

Le système visuel

Une autre équipe, située à l'université de Tokyo et dirigée par Kenichi Ohki, étudie la manière dont les informations visuelles sont traitées chez les primates, dont le cortex visuel est très développé et hiérarchisé. Les recherches du groupe sur les ouistitis utilisent une technique d'imagerie calcique à haute sensibilité qui permet de visualiser la façon dont des parties spécifiques du cerveau réagissent à différents stimuli.

"L'imagerie au calcium est une technique utilisée depuis longtemps pour observer le fonctionnement du cerveau chez les souris, mais elle n'était pas assez sensible pour visualiser des groupes discrets de neurones chez les primates avec la même qualité que chez les souris", explique M. Ohki. "En collaboration avec Tetsuo Yamamori du RIKEN, nous avons mis au point une méthode améliorée qui a augmenté de manière significative l'expression de la protéine fluorescente GCaMP6 dans le cerveau des primates, ce qui, combiné à l'imagerie à deux photons basée sur le laser, nous permet de visualiser l'activité des neurones avec une étonnante précision dans des détails.

Le système visuel représente plus de la moitié du cortex cérébral chez les primates et se constitue vie une hiérarchie élaborée d'étapes de traitement de l'information. Il existe des zones distinctes qui traitent les motifs et les angles, par exemple, et les recherches d'Ohki ont montré que les neurones se déclenchent selon des schémas coordonnés sensibles à ces différents stimuli, avec des fonctionnalités différentes au niveau cellulaire.

"L'une des conclusions fascinantes de nos travaux est que la hiérarchie du système visuel semble traiter le bruit dans une direction opposée à celle dont les réseaux neuronaux artificiels traitent généralement les stimuli sonores", explique Ohki. "Il serait intéressant de construire un réseau neuronal artificiel qui permette une telle méthode de traitement du bruit dans le système visuel des primates.

Le groupe de recherche d'Ohki étudie en détail la façon dont le bruit est traité dans ces connexions cortico-corticales, qui semblent fondamentales pour le fonctionnement du cerveau chez les primates. Ces connexions peuvent également expliquer la plasticité du cerveau et la façon dont différentes zones peuvent être enrôlées pour le traitement de l'information si la connexion primaire est entravée.

"Par exemple, nous avons découvert que le développement du système visuel se produit chez le nouveau-né à la suite d'une activité ondulatoire à travers la rétine, qui stimule les connexions thalamo-corticales qui construisent cette structure hiérarchique", explique Ohki4.

Sans ces stimuli, les connexions ne peuvent pas se développer du cortex visuel primaire vers le cortex visuel supérieur. Par ailleurs, si ces connexions ne se développent pas, on peut s'attendre à ce que des connexions alternatives soient établies à partir d'autres zones, telles que le cortex somatosensoriel, vers le cortex visuel supérieur. Ohki suggère que cela pourrait également expliquer comment les patients aveugles utilisent le cortex visuel pour "lire" le braille, bien qu'il s'agisse d'une fonction tactile.

"Les résultats de nos études sur les primates fournissent des indications précieuses sur les troubles neuropsychiatriques humains, en particulier ceux qui sont liés à une mauvaise communication dans le cerveau. Nos techniques seront utiles pour orienter la recherche spécifique et transposer les connaissances des primates à l'homme", déclare M. Minamimoto.

"Nous espérons partager ces connaissances et cette technologie avec le monde entier et collaborer avec d'autres groupes pour faire avancer ce domaine important de la recherche sur le cerveau.

Auteur: Internet

Info: https://www.nature.com, article publicitaire, Réf : Nagai, Y. et al. Nat. Comm. 7, 13605 (2016), Neuro. 23, 1157-1167 (2020), Miyakawa, N. et al. Nat 608, 578-585 (2022). Comm. 14, 971 (2023)

[ visualisation ] [ primatocentrisme ]