Les chercheurs ont identifié un modèle d’activité cérébrale qui fonctionne comme une boussole interne pour la navigation, ce qui pourrait améliorer la compréhension des maladies neurologiques et améliorer la technologie de navigation en robotique et en IA.
Une nouvelle étude publiée dans Comportement humain a identifié un modèle d'activité cérébrale qui nous aide à éviter de nous perdre.
Des chercheurs de l'Université de Birmingham et de l'Université Ludwig Maximilian de Munich ont pu, pour la première fois, localiser avec précision l'emplacement d'une boussole neuronale interne que le cerveau humain utilise pour s'orienter dans l'espace et naviguer dans l'environnement.
La recherche identifie des signaux de direction de la tête finement réglés dans le cerveau. Les résultats sont comparables aux codes neuronaux identifiés chez les rongeurs et ont des implications pour la compréhension de maladies telles que la maladie de Parkinson et Alzheimeroù la navigation et l'orientation sont souvent altérées.
Défis et méthodes de mesure de l'activité neuronale
Mesurer l'activité neuronale chez les humains lorsqu'ils se déplacent est un défi car la plupart des technologies disponibles exigent que les participants restent aussi immobiles que possible. Dans cette étude, les chercheurs ont surmonté ce défi en utilisant des appareils EEG mobiles et la capture de mouvements.
Le premier auteur, le Dr Benjamin J. Griffiths, a déclaré : « Il est très important de garder une trace de la direction dans laquelle vous vous dirigez. Même de petites erreurs dans l’estimation de votre position et de la direction dans laquelle vous vous dirigez peuvent être désastreuses. Nous savons que les animaux tels que les oiseaux, les rats et les chauves-souris possèdent des circuits neuronaux qui les maintiennent sur la bonne voie, mais nous savons étonnamment peu de choses sur la façon dont le cerveau humain gère cela dans le monde réel.
Expériences et résultats des participants
Un groupe de 52 participants en bonne santé ont pris part à une série d’expériences de suivi de mouvements tandis que leur activité cérébrale était enregistrée via l’EEG du cuir chevelu. Celles-ci ont permis aux chercheurs de surveiller les signaux cérébraux des participants lorsqu'ils bougeaient la tête pour s'orienter selon les signaux affichés sur différents écrans d'ordinateur.
Dans une étude distincte, les chercheurs ont surveillé les signaux de 10 participants qui subissaient déjà une surveillance par électrodes intercrâniennes pour des conditions telles que l'épilepsie.
Toutes les tâches incitaient les participants à bouger la tête, ou parfois juste les yeux, et les signaux cérébraux provenant de ces mouvements étaient enregistrés à partir de capteurs EEG, qui mesurent les signaux provenant du cuir chevelu, et de l'EEG intracrânien (iEEG), qui enregistre les données de l'hippocampe et régions voisines.
Après avoir pris en compte les « confusions » dans les enregistrements EEG dues à des facteurs tels que le mouvement musculaire ou la position du participant dans l'environnement, les chercheurs ont pu montrer un signal directionnel finement réglé, qui pouvait être détecté juste avant les changements physiques dans la direction de la tête chez les participants. .
Le Dr Griffiths a ajouté : « L’isolement de ces signaux nous permet de vraiment nous concentrer sur la façon dont le cerveau traite les informations de navigation et sur la façon dont ces signaux fonctionnent avec d’autres signaux tels que les repères visuels. Notre approche a ouvert de nouvelles voies pour explorer ces caractéristiques, avec des implications pour la recherche sur les maladies neurodégénératives et même pour l’amélioration des technologies de navigation en robotique et en IA.
Dans leurs travaux futurs, les chercheurs prévoient d'appliquer leurs connaissances pour étudier la façon dont le cerveau navigue dans le temps, afin de découvrir si une activité neuronale similaire est responsable de la mémoire.
