Une nouvelle étude révèle que la dynamique collective du cerveau — sa soi-disant criticité — n'est pas uniforme mais organisée hiérarchiquement, reflétant la structure anatomique du cerveau. Des chercheurs du Brésil et d'Australie ont découvert que les signatures de criticité changent systématiquement le long de la hiérarchie connue dans le cortex visuel et l'hippocampe de la souris, établissant un lien direct entre l'activité neuronale et l'architecture cérébrale.
Sous la direction de Gustavo G. Cambrainha et ses collègues, l'équipe a appliqué des méthodes de groupe de renormalisation phénoménologique à des données de décharge neuronale à grande échelle provenant du cortex visuel et de l'hippocampe de la souris. Ils ont découvert que les exposants de criticité, qui mesurent à quel point un système est proche d'un point critique, varient le long du gradient anatomique. Étonnamment, les exposants basés sur des propriétés statiques (comme les distributions de taux de décharge) montraient un gradient dans une direction, tandis que l'exposant dynamique (lié aux corrélations temporelles) pointait dans la direction opposée. Cette organisation dépendante de la mesure suggère une structure plus riche que ce que l'on pensait auparavant.
De plus, lorsque les souris effectuaient une tâche visuelle, les signatures de criticité étaient fortement modulées, et les corrélations entre les marqueurs à travers les régions cérébrales étaient suffisantes pour reconstruire la hiérarchie anatomique à partir de la seule dynamique. Les exposants d'échelle suivaient des relations théoriquement prédites et covarient avec la position hiérarchique. L'étude, publiée sur le serveur de prépublication arXiv, impliquait des enregistrements du système visuel de la souris (zones V1, LM, AL, etc.) et de l'hippocampe pendant des conditions de repos et de tâche.
Pourquoi cela importe-t-il pour votre cerveau ? Ces résultats suggèrent que la capacité de votre cerveau à fonctionner près d'un point critique — équilibrant ordre et chaos pour un traitement optimal de l'information — n'est pas uniforme. Différentes régions pourraient être réglées différemment en fonction de leur rôle dans la hiérarchie. Cela pourrait expliquer pourquoi certaines fonctions cognitives sont plus robustes ou flexibles que d'autres. Comprendre cette organisation pourrait éventuellement aider à concevoir des programmes d'entraînement ciblant des niveaux hiérarchiques spécifiques pour améliorer les performances cognitives.
Ce que vous pouvez faire : Bien que vous ne puissiez pas modifier directement les exposants critiques de votre cerveau, vous pouvez vous engager dans des activités qui favorisent une dynamique cérébrale saine. Les défis cognitifs réguliers, la pleine conscience et l'exercice physique se sont avérés moduler les schémas d'activité cérébrale. Rester mentalement actif peut aider à maintenir un état critique bénéfique à travers les niveaux hiérarchiques.
Source : arXiv q-bio.NC
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