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Les scientifiques ont identifié un « cadran » dans le cerveau humain qui s’accélère lorsque nous explorons une nouvelle zone – et cette découverte pourrait nous aider à comprendre pourquoi se perdre est souvent un symptôme précoce de la démence, comme La maladie d’Alzheimer.
Imaginez que vous parcourez un chemin très fréquenté pour rentrer chez vous, mais que vous prenez accidentellement un mauvais virage. Il ne faut pas longtemps à votre cerveau pour déclencher des alarmes pour vous dire que vous vous êtes perdu.
« Lorsque vous déménagez dans une nouvelle ville ou voyagez quelque part, il n’arrive pas que vous deveniez simplement familier », co-auteur de l’étude Deniz Vatanseverneuroscientifique à l’Université Fudan en Chine, a déclaré à Live Science. « Il faut explorer son environnement pour s’y familiariser. » Vatansever et son équipe avaient pour objectif de recréer cette expérience en VR.
Ils ont recruté 56 volontaires en bonne santé âgés de 20 à 37 ans, chacun d’entre eux ayant navigué dans un monde virtuel à l’intérieur d’un scanner. Ils ont exploré l’environnement virtuel – un champ herbeux entouré de montagnes – tout en recherchant six « objets » cachés partout. L’équipe de Vatansever a surveillé l’activité cérébrale des volontaires avec l’IRM fonctionnelle, une technique qui suit le flux sanguin dans le cerveau, alors qu’ils exploraient des zones familières et inconnues de ce monde.
L’équipe a zoomé sur hippocampeune région du cerveau importante pour la mémoire et la navigation. L’hippocampe en forme d’hippocampe est riche en placer des cellulesqui s’allument en réponse à des emplacements spécifiques. Des recherches antérieures avaient montré qu’une extrémité de l’hippocampe contient des cellules qui se déclenchent lorsque nous pensons à l’emplacement au sens large, par exemple lorsque se trouvent des points de repère dans une ville voisine. À l’autre extrémité, les cellules de lieu s’activent lorsque nous pensons à des endroits spécifiques, comme l’endroit où nous conservons une boîte de céréales dans notre cuisine.
Entre la « tête » et la « queue » de l’hippocampe se trouve un gradient d’activité reliant ces représentations larges et affinées de lieux. Mais personne n’avait auparavant étudié l’organisation des cellules qui répondent à la nouveauté ou à la familiarité d’un lieu.
L’équipe de Vatansever a découvert que la tête de l’hippocampe contient des cellules qui se déclenchent lorsque les participants explorent des zones dans lesquelles ils se trouvaient auparavant. Les cellules de la queue ont répondu à de nouveaux emplacements. Et toute la région était disposée selon un gradient, du familier au inconnu.
« Vous pouvez constater qu’il y a un changement entre le niveau de nouveauté et le niveau de familiarité lorsque vous passez d’un bout à l’autre », a déclaré Vatansever.
Recherches antérieures a produit des résultats mitigés sur quelles zones de l’hippocampe réagissent à la nouveauté ou à la familiarité dans l’environnement, a déclaré Zita Pataïneuroscientifique cognitif à l’University College London qui n’a pas participé à la recherche. « Ce qu’ils montrent, c’est que (l’écart) pourrait être en partie dû au fait qu’il s’agit d’un gradient », a-t-elle déclaré à Live Science.
D’autres zones du cerveau ont également réagi différemment à des emplacements nouveaux et familiers. Une région du cortex – le centre de la pensée supérieure du cerveau – présentait un gradient en forme de cône. « Au centre même se trouvent des éléments qui » préfèrent « plus de familiarité. Et à mesure que vous vous éloignez, il y a de plus en plus de préférence pour être actif pour la nouveauté », a déclaré Vatansever.
L’équipe a également cherché à savoir si la navigation dans des zones familières et inconnues activait des réseaux cérébraux plus larges ou des groupes de cellules répartis dans tout le cerveau qui s’activent souvent de manière synchronisée. Les zones familières activaient des réseaux auparavant liés au contrôle moteur et à la mémoire, tandis que les nouvelles zones activaient des réseaux associés à la concentration et à la perception.
Cette division peut aider le cerveau à s’adapter à de nouveaux environnements en se concentrant sur et en absorbant les détails pertinents, a déclaré Vatansever. Ensuite, la mémoire et le contrôle moteur se combinent pour aider à naviguer dans des zones familières, a-t-il proposé.
Ces résultats pourraient expliquer certains des premiers signes de démence, a suggéré Vatansever. Les cellules situées dans les gradients du cortex et de l’hippocampe sont parmi les premières zones cérébrales touchées par la maladie d’Alzheimer. Les deux régions avant et arrière de l’hippocampe sont tout aussi vulnérables aux premiers stades de la maladie.
Louis Renoultun neuroscientifique cognitif de l’Université d’East Anglia qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré que l’article démontrait les liens étroits entre la navigation et la mémoire.
Les zones cérébrales qui nous aident à naviguer sont également essentielles pour mémoire épisodiquequi concerne des événements spécifiques de nos vies plutôt que des connaissances factuelles, a déclaré Renoult à Live Science. La mémoire épisodique est également particulièrement vulnérable aux premiers stades de la maladie d’Alzheimer.
Une meilleure compréhension de la façon dont la navigation est codée dans le cerveau pourrait révéler des signes mesurables des premiers stades de la démence, lorsque la capacité de naviguer commence à faiblir.
« Si vous vouliez améliorer la capacité des gens à être indépendants, vous voudriez qu’ils puissent aller dans de nouveaux endroits et comprendre de nouvelles choses », a déclaré Patai. « En ce sens, le lien entre la nouveauté spatiale et la mémoire est vraiment intéressant. »
