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Médecine
Electrophysiologie cognitive : les mystères de la mémoire de travail à court terme enfin élucidés ?

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58428.htm

Le défi principal de la neuroscience intégrative consiste à décrire le mécanisme ou les corrélats neuronaux des processus mentaux ou cognitifs complexes du cerveau. Leur fonction se fonde sur la mise en processus parallèle, simultanée et distribuée des informations, au cours de laquelle la fonction et la "signification" proviendraient très vraisemblablement des interactions synchronisées de différentes régions du cerveau.

Les vues modernes sur le fonctionnement du cerveau se fondent sur la circulation de l'activité électrique dans les réseaux neuronaux complexes, provoquant ainsi des oscillations (rythme du cerveau). Ces dernières proviennent du jeu dynamique entre les propriétés cellulaires et de réseaux des cellules nerveuses. L'interaction à l'intérieur et entre les réseaux neuronaux change en continuité, même sans stimulation extérieure, où l' "obstruction" de l'activité entre neurones est un principe important d'équilibrage de l'activité neuronale. Les neurones individuels sont capables de dynamique complexe tels des oscillateurs, dans lesquels la tension à travers la membrane cellulaire se modifie grâce à leurs propriétés intrinsèques "de générateur" et/ou grâce aux impulsions (signaux) d'autres neurones. La somme des potentiels postsynaptiques des neurones, qui apparaissent ainsi et se synchronisent plus ou moins dans le cortex cérébral sous l'influence des signaux en provenance des centres cérébraux profonds (thalamus) ou d'autres régions du cerveau, forme les oscillations/ondes/rythmes cérébraux, que l'on peut recueillir (en les annotant, enregistrant) avec la méthode de l'électroencéphalographie. L'objectif de l'électrophysiologie cognitive est de décrire comment cette activité oscillatoire est liée avec la dynamique de l'activité cognitive, y compris à la mémoire de travail. Les rythmes cérébraux peuvent être répartis entre différentes bandes de fréquence avec leurs corrélations fonctionnelles et comportementales spécifiques et leurs échelles spatiales. Les bandes fréquentielles avoisinantes à l'intérieur de ce même réseau neuronal son typiquement liées avec divers états du cerveau et concourent entre elles. Par ailleurs, différents rythmes peuvent coexister temporairement dans la même ou une autre région cérébrale et communiquer entre eux.

En ce qui concerne la signification des rythmes cérébraux, la nouvelle théorie neurophysiologique sous-tend de plus en plus l'idée que les oscillations électriques cérébrales (les rythmes cérébraux) dans différentes zones fréquentielles servent à différentes fonctions - permettent les connexions entre elles - et peuvent activer ou obstruer des systèmes neuronaux déterminés. Les découvertes les plus récentes prouvent que les oscillations électriques neuronales synchrones et le traitement des informations/calculs, qui apparaissent dans ces ensembles de neurones réunis du point de vue fonctionnel et entre eux, révèlent la nature des processus tels que la perception, le comportement moteur complexe, l'intégration visuelle-motrice, la mémoire, l'attention, voire la conscience. C'est un grand pas en avant qui contredit l'idée reçue ancienne selon laquelle les rythmes cérébraux seraient un phénomène collatéral purement fortuit de l'activité cérébrale - "un murmure" ou épiphénomène.

L'Institut de Neurophysiologie clinique (IKN) du CHU de Ljubljana, a mené des études EEG sur les oscillations cérébrales entre les processus cognitifs en accordant une attention particulière aux processus de la mémoire de travail (par exemple, les différences entre l'entretien pur et la manipulation des informations, et les changements intervenant dans la dépendance liée à la sollicitation de la mémoire) et de la coordination ou de la communication visuelle-motrice. La méthode de cohérence EEG a été introduite et employée. C'est une des méthodes d'analyse du signal EEG les plus récentes ; elle convient aux études des fonctions intégratives cérébrales puisqu'elle "mesure" les différents degrés de la synchronisation de phases et d'amplitude entre les régions du cerveau, séparées et lointaines mais collaborant entre elles, c'est pourquoi elle est un indicateur de la relation fonctionnelle et de la communication entre les différentes régions du cerveau. Les spectres de puissance constituent une échelle de mesure pour la représentation de bandes fréquentielles spécifiques dans le signal. Les changements de spectres représentent différents degrés de la synchronisation/désynchronisation régionale, avec laquelle il est possible de conclure à l'activité ou l'inactivité de certaines zones du cortex cérébral. Ainsi les recherches aussi bien slovènes qu'étrangères ont-elles montré que la dynamique des réseaux neuronaux s'équilibre de deux façons au moins : premièrement avec la (dé)synchronisation régionale (montrée par les modifications dans le spectre de puissance), qui influe sur l'(in)activité du cerveau et deuxièmement, avec la synchronisation de phase et/ou d'amplitude entre les régions éloignée du cerveau (comme le montrent les changement de cohérence EEG) qui transmet la liaison entre les régions du cerveau.

Les mécanismes neurophysiologiques élémentaires de la mémoire à court terme ou de travail ne sont pas encore complètement connus, mais ils sont censés se fonder sur :
- 1. les principes de renforcement synaptiques de Hob ou changement de forces synaptiques, ou bien encore
- 2. sur les circuits de retour. Les études montrent que le fonctionnement des neurones change avec l'intensité de l'activité. Ce mécanisme inclut des liaisons de retour entre les neurones entrants et sortants avec des oscillations répétées des impulsions électriques dans les circuits de courant "stimulateurs". Avec ces processus associatifs, les cellules peuvent devenir des liaisons entre elles dans une unité/module fonctionnel de la mémoire. La durée du retour d'un circuit mémoriel peut être équilibré de façon supplémentaire par des signaux de stimulations (une réminiscence voulue par exemple) ou d'obstruction (le refoulement d'un souvenir traumatisant) venus d'autres régions du cerveau. Ce genre d'hypothèse semble crédible à cause d'un dénominateur commun : tous les types de signaux cérébraux élémentaires proviennent également de systèmes de liaisons mutuelles entre les zones du cortex cérébral et/ou la collaboration avec les centres cérébraux plus profonds (thalamus).

A en juger par les études EEG et de FRM slovènes et étrangères de la mémoire de travail, on peut constater que, durant les processus de ce dernier, de nombreuses régions du cerveau, surtout frontales et occipitales, sont simultanément en activité. Comment des régions du cerveau, spatialement éloignées mais impliquées dans la même fonction, peuvent-elles coopérer entre elles ? Un autre mécanisme neurophysiologique important entre ici en jeu et fait l'objet des recherches slovènes. La mémoire de travail (3) transmet peut-être des oscillations synchronisées (cohérentes) multiples au sein de l'activité électrique dans les différentes bandes fréquentielles (surtout theta, alpha, gama) avec différents modèles spatiaux (surtout entre les cortex frontal et occipital) et fonctions (attention, efforts mentaux, conservation, enregistrement, répétition, relation, codage sensoriel, etc.).

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Faculté de médecine de l'Université de Ljubljana, Institut de Neurophysiologie Clinique (Institut za klinièno nevrofiziologijo), adresse : Zaloska 7 - 1000 Ljubljana - Contact : Dr. Simon Brezan - Email : s_brezan@yahoo.com - site internet : http://www.kclj.si/ikn/index_E.html

Code brève
ADIT : 58428

Delo, jeudi 22 mai 2008,

BE Slovénie numéro 62 (30/03/2009) - Ambassade de France en Slovénie / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/58428.htm