De nouvelles recherches sont prometteuses pour le traitement des maladies neuropsychiatriques

Lorsque nous essayons de terminer une tâche, nous sommes constamment bombardés de stimuli distrayants. Comment le cerveau filtre-t-il ces distractions et nous permet-il de nous concentrer sur la tâche à accomplir?

Les psychologues de l'Université de Californie à Riverside ont fait une découverte qui pourrait conduire à une réponse.

Expérimentant sur des souris, ils ont localisé l'endroit précis dans le cerveau où les stimuli distrayants sont bloqués. Le blocage empêche le cerveau de traiter ces stimuli, ce qui permet de se concentrer sur une tâche particulière.

Edward Zagha, professeur adjoint de psychologie, et son équipe ont formé des souris à une tâche de détection sensorielle avec des stimuli de cible et de distracteur.

Les souris ont appris à répondre à des stimuli rapides dans le champ cible et à ignorer des stimuli identiques dans le champ de distraction opposé.

L'équipe a utilisé une nouvelle technique d'imagerie, qui permet une résolution spatio-temporelle élevée avec un champ de vision à l'échelle du cortex, pour trouver où dans le cerveau les stimuli du distracteur sont bloqués, n'entraînant plus aucune transmission de signal dans le cortex et, par conséquent, aucun déclenchement d'une réponse motrice.

« Nous avons observé des réponses à des stimuli cibles dans plusieurs régions corticales sensorielles et motrices », a déclaré Zagha, qui a dirigé l'étude publiée aujourd'hui dans le Journal of Neuroscience.

« En revanche, les réponses aux stimuli de distraction ont été brusquement supprimées au-delà du cortex sensoriel. »

Le cortex est la couche externe du cerveau du cerveau. Composé de matière grise pliée, il joue un rôle important dans la conscience.

La plus grande partie du cerveau, elle possède des régions sensorielles et motrices. Il sert de centre de contrôle et de traitement de l'information et est responsable de fonctions telles que la sensation, la perception, la mémoire, l'attention, le langage et les fonctions motrices avancées.

Notre découverte peut avoir des implications importantes pour la compréhension et le traitement des maladies neuropsychiatriques telles que le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention et la schizophrénie.

Edward Zagha, professeur adjoint, Département de psychologie, Université de Californie Riverside

Zagha ​​a expliqué que si les scientifiques connaissent aujourd'hui beaucoup le comportement et les neurones, ils n'ont qu'une compréhension naissante de la façon dont les groupes de neurones s'organisent pour médier des comportements significatifs.

« Un défi majeur consiste à enregistrer l'activité neuronale à haute résolution spatio-temporelle chez les animaux pendant qu'ils effectuent des tâches ciblées », a-t-il déclaré. « Un deuxième défi majeur consiste à utiliser les bonnes méthodes de calcul pour analyser cette activité neuronale. »

Zagha ​​a souligné qu'ils ne comprenaient toujours pas ce qui se passe dans le cerveau, ce qui nous permet enfin de nous concentrer sur une tâche à accomplir et comment les distractions sont bloquées.

« Mais maintenant, nous savons exactement où chercher dans le cerveau, et nous allons poursuivre ces questions à l'avenir », a-t-il déclaré.

« Nous savons que lorsque quelqu'un est très distrait, son cortex ne déploie pas suffisamment les signaux intentionnels nécessaires pour empêcher les stimuli du distracteur de se propager dans la mémoire de travail ou de déclencher une réponse comportementale.

Ces processus – les «gardiens» des signaux sensoriels – ne laissent passer que les signaux pertinents pour la tâche. Nous pensons que ce processus est orchestré par le cortex préfrontal; ce n'est là qu'une des nombreuses possibilités que nous allons tester. « 

L'équipe de Zagha ​​a présenté des stimuli tactiles identiques aux côtés opposés des moustaches des souris dans un ordre aléatoire. Les chercheurs se sont concentrés sur les moustaches parce qu'elles fonctionnent comme le bout des doigts humains en termes de sensibilité et d'exploration; leur déviation active les voies du tronc cérébral.

Les chercheurs ont ensuite formé les souris à répondre, par léchage, aux stimuli tactiles d'un seul côté et à ignorer les stimuli identiques du côté opposé.

Zagha ​​et ses collègues ont utilisé des souris transgéniques nouvellement élevées qui expriment des capteurs de calcium fluorescents dans les neurones corticaux, permettant aux chercheurs de visualiser l'activité cérébrale avec une caméra qui a aidé à localiser le processus avec une précision spatiale beaucoup plus élevée que les études précédentes.

« Lorsque les stimuli distrayants sont intentionnellement ignorés par les souris, nous pouvons maintenant voir où cette réponse stimulante distrayante est bloquée », a déclaré Zagha.

« À l'avenir, nous voudrions savoir comment il est bloqué ».

Zagha ​​croit fermement que les circuits neuronaux sous-jacents à la sélection sensorielle et au contrôle des impulsions sont les mêmes circuits altérés dans le trouble d'hyperactivité avec déficit de l'attention et la schizophrénie, conduisant aux dysfonctionnements du contrôle des impulsions.

« Mieux nous comprenons ces circuits, mieux nous pouvons concevoir des traitements rationnels et ciblés pour améliorer l'impulsivité dans ces troubles », a-t-il déclaré.

L'équipe a été surprise de voir à quel point les informations sur le distracteur sont brusquement bloquées dans le cortex.

Les chercheurs ont observé que les réponses de stimulus du distracteur atteignent le premier relais dans le néocortex, la partie du cortex cérébral concernée par le traitement sensoriel précoce, mais sont empêchées de se propager davantage dans le cortex.

Dans les travaux futurs, les chercheurs envisagent d'étudier quels mécanismes neuronaux spécifiques empêchent la propagation de cette première région corticale.

« La précision spatiale de nos résultats nous donne la certitude que nous savons où chercher dans les futures études pour révéler comment les stimuli de distraction sont bloqués, nous permettant ainsi de rester concentrés sur la tâche à accomplir », a déclaré Zagha.

Son équipe s'attachera également à comprendre quels sont les rôles de types spécifiques de neurones et de voies neuronales impliquées, comment ces circuits sont perturbés dans les maladies neuropsychiatriques et comment le système neuronal peut être modulé pour améliorer la distractibilité dans les maladies humaines.

La source:

Université de Californie Riverside

Référence de la revue:

Aruljothi, K., et al. (2020) Localisation fonctionnelle d'un filtre atténuant dans le cortex pour une tâche de détection sélective chez la souris. Journal of Neuroscience. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2993-19.2020.

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