Traduction : Tugdual
Des chercheurs de l'Université de Floride montrent la bataille du cerveau pour l'attention
Nous y avons tous été : vous êtes au travail profondément plongé dans un projet quand tout à coup vous commencez à penser à vos plans de week-end. Cela arrive parce que dans les coulisses, des parties de votre cerveau se battent pour le contrôle.
Aujourd’hui, les chercheurs de l’Université de Floride et leurs collègues utilisent une nouvelle technique qui leur permet d'examiner quelle partie du cerveau bataille pour avoir le contrôle quand une personne essaie de se concentrer sur une tâche. S'attaquer à ces fluctuations de l'attention peut aider les scientifiques à mieux comprendre de nombreux troubles neurologiques comme l'autisme, la dépression et les troubles cognitifs légers.
Mingzhou Ding, Ph.D., un professeur en ingénierie biomédicale, et Xiaotong Wen, Ph.D., chercheur assistant d'ingénierie biomédicale, de l'Université de Floride tous les deux; Yijun Liu, de l'Institut McKnight du Cerveau de l'Université de la Floride et de l'Université de Pékin, Pékin, et Li Yao de Beijing Normal University, rendent compte des résultats de leurs recherches dans le numéro actuel The Journal of Neuroscience.
Les scientifiques savent que différents réseaux dans le cerveau ont des fonctions distinctes. Ding, Wen et ses collègues ont utilisé une technique d'imagerie cérébrale appelée imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et des méthodes biostatistiques pour examiner les interactions entre un ensemble de zones qu'ils appellent le réseau de contrôle des tâches et une autre série de zones connues comme le réseau du mode par défaut.
Le réseau de contrôle des tâches régule l'attention à l'environnement, contrôlant la concentration sur une tâche, comme faire ses devoirs, ou écouter les signaux émotionnels lors d'une conversation. Le réseau du mode par défaut est pensé pour réguler l'auto-réflexion et l'émotion, et devient souvent actif quand une personne semble faire rien d'autre.
«Nous savions que l' activité du réseau du mode par défaut diminue lorsqu'une tâche est en cours, mais nous ne savions pas pourquoi, ni comment», a déclaré Ding, professeur en ingénierie biomédicale dans le département J. Crayton Pruitt d'ingénierie biomédicale. «Nous avons aussi voulu savoir ce qui est le moteur de cette baisse d'activité ».
"Pendant longtemps, les questions que nous posions ne trouvaient pas de réponses."
Dans le passé, les chercheurs ne pouvaient pas distinguer les directions des interactions entre les régions du cerveau, et représentait en un seul nombre la moyenne des interactions de va-et-vient. Ding et ses collègues ont utilisé une nouvelle technique pour démêler les interactions dans chaque direction pour montrer comment les différentes régions du cerveau interagissent les unes avec les autres.
Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé l'IRMf pour étudier le cerveau des personnes exécutant une tâche réclamant de la concentration. Les scientifiques peuvent observer l'activité dans certaines zones du cerveau au moment même où une personne effectue une tâche donnée. Ils peuvent voir quelles parties du cerveau sont actives ou non et font la corrélation avec le fait que la personne réussi ou non sa tâche. Ils ont ensuite appliqué la technique de causalité de Granger pour examiner les données vues dans le IRMf.
Nous y avons tous été : vous êtes au travail profondément plongé dans un projet quand tout à coup vous commencez à penser à vos plans de week-end. Cela arrive parce que dans les coulisses, des parties de votre cerveau se battent pour le contrôle.
Aujourd’hui, les chercheurs de l’Université de Floride et leurs collègues utilisent une nouvelle technique qui leur permet d'examiner quelle partie du cerveau bataille pour avoir le contrôle quand une personne essaie de se concentrer sur une tâche. S'attaquer à ces fluctuations de l'attention peut aider les scientifiques à mieux comprendre de nombreux troubles neurologiques comme l'autisme, la dépression et les troubles cognitifs légers.
Mingzhou Ding, Ph.D., un professeur en ingénierie biomédicale, et Xiaotong Wen, Ph.D., chercheur assistant d'ingénierie biomédicale, de l'Université de Floride tous les deux; Yijun Liu, de l'Institut McKnight du Cerveau de l'Université de la Floride et de l'Université de Pékin, Pékin, et Li Yao de Beijing Normal University, rendent compte des résultats de leurs recherches dans le numéro actuel The Journal of Neuroscience.
Les scientifiques savent que différents réseaux dans le cerveau ont des fonctions distinctes. Ding, Wen et ses collègues ont utilisé une technique d'imagerie cérébrale appelée imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et des méthodes biostatistiques pour examiner les interactions entre un ensemble de zones qu'ils appellent le réseau de contrôle des tâches et une autre série de zones connues comme le réseau du mode par défaut.
Le réseau de contrôle des tâches régule l'attention à l'environnement, contrôlant la concentration sur une tâche, comme faire ses devoirs, ou écouter les signaux émotionnels lors d'une conversation. Le réseau du mode par défaut est pensé pour réguler l'auto-réflexion et l'émotion, et devient souvent actif quand une personne semble faire rien d'autre.
«Nous savions que l' activité du réseau du mode par défaut diminue lorsqu'une tâche est en cours, mais nous ne savions pas pourquoi, ni comment», a déclaré Ding, professeur en ingénierie biomédicale dans le département J. Crayton Pruitt d'ingénierie biomédicale. «Nous avons aussi voulu savoir ce qui est le moteur de cette baisse d'activité ».
"Pendant longtemps, les questions que nous posions ne trouvaient pas de réponses."
Dans le passé, les chercheurs ne pouvaient pas distinguer les directions des interactions entre les régions du cerveau, et représentait en un seul nombre la moyenne des interactions de va-et-vient. Ding et ses collègues ont utilisé une nouvelle technique pour démêler les interactions dans chaque direction pour montrer comment les différentes régions du cerveau interagissent les unes avec les autres.
Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé l'IRMf pour étudier le cerveau des personnes exécutant une tâche réclamant de la concentration. Les scientifiques peuvent observer l'activité dans certaines zones du cerveau au moment même où une personne effectue une tâche donnée. Ils peuvent voir quelles parties du cerveau sont actives ou non et font la corrélation avec le fait que la personne réussi ou non sa tâche. Ils ont ensuite appliqué la technique de causalité de Granger pour examiner les données vues dans le IRMf.
Du nom de l'économiste
Clive Granger lauréat du prix Nobel, cette technique permet aux scientifiques
d'examiner comment une variable affecte une autre variable, dans ce cas,
comment une région du cerveau influe sur l'autre.
«Les gens ont émis l'hypothèse de fonctions différentes pour les signaux qui vont dans des directions différentes», a déclaré Ding. «Nous montrons que lorsque le réseau de contrôle de tâche inhibe (supprime?) le réseau du mode par défaut, la personne travaille mieux et plus rapidement. Plus le réseau du mode par défaut est inhibé, plus la personne est performante."
Toutefois, lorsque le réseau du mode par défaut n'est pas suffisamment inhibé, il envoie des signaux au réseau de contrôle des tâches qui distraient effectivement la personne, ce qui provoque une baisse de sa performance. Ainsi, alors que le réseau de contrôle des tâches inhibe le réseau du mode par défaut, le réseau du mode par défaut interfère également avec le réseau de contrôle des tâches.
"Votre cerveau est un jeu de bascule en constant va et vient», même en essayant de se concentrer sur une tâche, déclare Ding.
La technique de causalité de Granger peut aider les chercheurs à en apprendre davantage sur le fonctionnement des troubles neurologiques.
Les chercheurs ont constaté que le réseau du mode par défaut reste inchangé chez les personnes avec autisme, qu'elles soient en train d'exécuter une tâche ou en train d'interagir avec l'environnement, ce qui pourrait expliquer les symptômes tels que la difficulté à lire les signaux sociaux ou le fait d'être facilement dépassés par la stimulation sensorielle.
Les scientifiques ont fait des constatations similaires avec la dépression et les troubles cognitifs légers. Cependant, jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de repérer quelles zones du cerveau peuvent réguler le réseau du mode par défaut et lesquelles pourraient interférer avec cette régulation.
«Maintenant, nous sommes en mesure de répondre à ces questions», a déclaré Ding.
«Les gens ont émis l'hypothèse de fonctions différentes pour les signaux qui vont dans des directions différentes», a déclaré Ding. «Nous montrons que lorsque le réseau de contrôle de tâche inhibe (supprime?) le réseau du mode par défaut, la personne travaille mieux et plus rapidement. Plus le réseau du mode par défaut est inhibé, plus la personne est performante."
Toutefois, lorsque le réseau du mode par défaut n'est pas suffisamment inhibé, il envoie des signaux au réseau de contrôle des tâches qui distraient effectivement la personne, ce qui provoque une baisse de sa performance. Ainsi, alors que le réseau de contrôle des tâches inhibe le réseau du mode par défaut, le réseau du mode par défaut interfère également avec le réseau de contrôle des tâches.
"Votre cerveau est un jeu de bascule en constant va et vient», même en essayant de se concentrer sur une tâche, déclare Ding.
La technique de causalité de Granger peut aider les chercheurs à en apprendre davantage sur le fonctionnement des troubles neurologiques.
Les chercheurs ont constaté que le réseau du mode par défaut reste inchangé chez les personnes avec autisme, qu'elles soient en train d'exécuter une tâche ou en train d'interagir avec l'environnement, ce qui pourrait expliquer les symptômes tels que la difficulté à lire les signaux sociaux ou le fait d'être facilement dépassés par la stimulation sensorielle.
Les scientifiques ont fait des constatations similaires avec la dépression et les troubles cognitifs légers. Cependant, jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de repérer quelles zones du cerveau peuvent réguler le réseau du mode par défaut et lesquelles pourraient interférer avec cette régulation.
«Maintenant, nous sommes en mesure de répondre à ces questions», a déclaré Ding.
