La synchronisation neuronale ou l'orchestre du cerveau

27 mai, 2020
Vous êtes-vous déjà demandé comment nos neurones fonctionnent pour que nous puissions accomplir des tâches aussi complexes ? Comment communiquent-ils entre eux d'une zone du cerveau à l'autre ? En fait, ils se synchronisent comme un orchestre, c'est à dire les uns avec les autres mais aussi avec ceux des autres personnes.

Au cours des dernières décennies, la compréhension du fonctionnement du cerveau a fait d’importants progrès. Un des nombreux objectif est de comprendre comment ce que nous percevons devient un concept ou une sensation intégrée. Et ce à travers des milliards de neurones. On arrive aujourd’hui à expliquer cela grâce à la synchronisation neuronale.

Au départ, on considérait le système nerveux comme une structure hiérarchique. Selon cette théorie, un groupe de neurones devrait se charger de codifier certaines caractéristiques, de transmettre cette information à un autre groupe de neurones plus spécialisés avant d’arriver à un dernier neurone chargé d’intégrer toute l’information et de la traiter dans son ensemble.

Cependant, une telle spécialisation nécessiterait un nombre considérable de neurones. De même, il y a une autre limite à ce modèle. Comment expliquer de cette manière les différentes fonctions cognitives, telles que l’attention ou l’anticipation ?

Un autre modèle qui a été proposé plus récemment s’appelle la synchronisation neuronale. Cette théorie considère que le cerveau agit de manière décentralisée. Par conséquent, il est capable de traiter l’information de manière parallèle, en activant différentes zones simultanément.

La synchronisation neuronale serait alors chargée de coordonner toutes les activités de manière très précise.

La synchronisation neuronale et le cerveau

La synchronisation neuronale

L’activité coordonnée des neurones permettrait d’expliquer comment des groupes neuronaux situés dans des zones différentes sont reliés de manière dynamique et fonctionnelle.

En outre, la synchronisation neuronale joue un rôle fondamental dans la communication effective de l’ensemble du cerveau. Elle peut se faire de différentes manières. En synchronisant deux neurones proches l’un de l’autre ou en synchronisant des groupes de neurones situés dans d’autres parties du cerveau.

Pour cela, il faut établir un modèle d’activité électrique dans les groupes neuronaux. On parle alors d’activité oscillatoire. Autrement dit, pour que les neurones puissent communiquer, il faut que les “fenêtres” d’entrée et de sortie de l’information s’ouvrent et se ferment en même temps.

Plus techniquement parlant, des potentiels d’action se produisent en même temps. Cependant, les périodes d’activité non coordonnées font également partie de la synchronisation neuronale, car ce sont elles qui permettent l’alternance des états cognitifs et des tâches.

Des éléments de preuve

Comme nous l’avons dit, la synchronisation entre les neurones ou les groupes de neurones est fondamentale pour relier les différentes zones du cerveau et pour pouvoir mener à bien des tâches. Le langage est un des processus cognitifs pour lequel la synchronisation neuronale du cerveau a été la plus étudiée.

Dans une étude, on a demandé à des personnes de prêter attention à des mots qui leur étaient présentés de manière auditive ou visuelle. Ces mots étaient des verbes, des mots concrets ou abstraits. Alors qu’on les soumettait à ces stimuli, on enregistrait leur activité électroencéphalographique afin de calculer le degré de synchronisation neuronale.

Les résultats ont montré que les verbes suscitaient moins d’activité synchrone dans les zones frontales que les noms. Et que les mots concrets généraient plus de synchronisation entre les deux hémisphères que les mots abstraits.

D’autre part, il a été constaté que l’interaction entre les personnes génère également une synchronisation neuronale entre les individus. C’est-à-dire que l’activité de chaque cerveau se synchronise avec l’autre. Cela se produit, par exemple, lors d’une conversation.

La chercheuse Suzzane Dikker, de l’université de New York, étudie ce phénomène depuis des années. Entre autres conclusions, elle a constaté que cette synchronisation se produit même lorsqu’il n’y a pas de conversation ! Elle semble également plus marquée lorsque les gens entretiennent un certain lien personnel.

Une étude similaire a été menée avec un groupe d’étudiants d’une même classe pendant toute une année scolaire. On a constaté que lorsque les étudiants se sentaient plus motivés et qu’ils s’amusaient, leurs cerveaux se synchronisaient davantage avec ceux de leurs camarades.

La synchronisation neuronale en cours

 

Conséquences

Ces découvertes sur la synchronisation neurale sont donc fondamentales pour comprendre comment le cerveau gère l’information. Comment elle s’intègre dans notre organisme et comment nous nous connectons avec les autres.

En outre, il est très important de mieux comprendre certains troubles cérébraux ou psychologiques. Dans des cas tels que la schizophrénie ou les troubles du spectre autistique, nous avons observé des schémas d’activité cérébrale non synchronisés qui peuvent être liés à la perception de la réalité ou à la communication.

 

  • Niklitschek, S.L., Pino P.1 y Aboitiz F.D. (2011). Sincronía neuronal y esquizofrenia: luces y sombras. Revista chilena de neuro-psiquiatría, 49(4), 372-380.