La recherche sur le cerveau gauche et le cerveau droit n’est plus ce qu’elle était

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Les hémisphères cérébraux gauche et droit sont communément appelés «cerveau gauche-cerveau droit». Le cortex cérébral (latin pour «écorce») qui entoure chaque hémisphère contient une couche de matière grise dont l’épaisseur varie.

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Deux études récemment publiées font progresser notre compréhension de la façon dont le «cerveau gauche-cerveau droit» (c’est-à-dire les hémisphères cérébraux gauche et droit) travaillent ensemble pour coder les souvenirs visuels et comment la détérioration disproportionnée de l’épaisseur de la matière grise dans un hémisphère cérébral (mais pas dans l’autre) est associée au déclin cognitif lié à l’âge et à la maladie d’Alzheimer.

La première étude «cerveau gauche-cerveau droit» (Brincat et al., 2021) menée par des chercheurs de l’Institut Picower du MIT pour l’apprentissage et la mémoire a étudié comment le transfert interhémisphérique des souvenirs visuels entre le cortex préfrontal sur les côtés gauche et droit du cerveau implique un processus coordonné qui permet aux images mentales de «rebondir entre» le cortex préfrontal (PFC) dans les deux hémisphères cérébraux. Cet article en libre accès, “Interhemispheric Transfer of Working Memories”, a été publié le 8 février dans la revue à comité de lecture Neurone.

  Meredith Mahnke pour Miller Lab / MIT Picower Institute, aucune restriction d'utilisation avec un crédit approprié

Des traces de souvenirs de travail visuels sont transférées d’un hémisphère à l’autre lorsqu’une image mentale se déplace dans le champ de vision.

Source: Meredith Mahnke pour Miller Lab / MIT Picower Institute, aucune restriction d’utilisation avec un crédit approprié

Pour cette étude du MIT, une équipe de chercheurs du Miller Lab dirigée par le premier auteur Scott Brincat et l’auteur principal Earl Miller, a mesuré les changements d’activité neuronale bilatéralement à l’aide de 256 électrodes placées sur des régions latérales spécifiques («hémis-champs») du cortex préfrontal gauche et droit (PFC ) alors que des singes jouaient à un jeu vidéo impliquant une image (par exemple, une banane ou une pomme) qui est apparue et a disparu des côtés gauche et droit d’un écran.

Le laboratoire de Miller a également mesuré l’activité globale des ondes cérébrales pendant le transfert de mémoires de travail entre les hémisphères cérébraux gauche et droit et a constaté que le transfert de mémoire interhémisphérique «active de nouveaux ensembles neuronaux».

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“Comme prévu, [computer decoder] l’analyse a montré que le cerveau encodait des informations sur chaque image dans l’hémisphère opposé à l’endroit où elle se trouvait dans le champ de vision “, expliquent les auteurs dans un communiqué de presse.” sur l’écran, l’activité neuronale codant les informations de mémoire s’est déplacée d’un hémisphère cérébral à l’autre. “

Notamment, Brincat et al. “a constaté que le transfert d’une mémoire d’un hémisphère à l’autre se produisait systématiquement avec un changement de signature dans ces rythmes.” Au fur et à mesure du transfert de mémoire, la synchronisation des ondes cérébrales alpha / bêta de milieu de gamme (~ 11-17 Hz) a diminué. D’un autre côté, pendant ces transferts de mémoire, la synchronisation des ondes thêta à très basse fréquence (~ 4-10 Hz) et des ondes bêta à haute fréquence (~ 17-40 Hz) a augmenté dans les deux hémisphères.

  Brincat et al., 2021 / Neuron (CC BY-NC-ND 4.0)

Résumé graphique de “Transfert interhémisphérique de mémoires de travail”

Source: Brincat et al., 2021 / Neuron (CC BY-NC-ND 4.0)

«Au moment du transfert, la synchronie entre les deux hémisphères préfrontal a atteint un pic dans les fréquences thêta et bêta, avec une directionnalité compatible avec le transfert de traces de mémoire», expliquent les auteurs. “Cela illustre comment la dynamique entre les deux hémisphères corticaux peut assembler des traces de mémoire de travail à travers les hémisphères visuels.”

“Une communication interhémisphérique rapide et fiable est essentielle pour de nombreux comportements du monde réel, y compris les sports, la conduite et le contrôle du trafic aérien. La communication interhémisphérique est également considérée comme perturbée dans certains troubles, tels que la dyslexie”, concluent les auteurs. «Nous espérons qu’une compréhension des mécanismes neuronaux de la communication interhémisphérique pourra conduire à de nouvelles façons de la réparer et de l’optimiser.

La perte de volume de matière grise dans un hémisphère cérébral (mais pas dans l’autre) a des ramifications surprenantes

La deuxième étude récente “cerveau gauche-cerveau droit” (Roe et al., 2021) a été menée par une équipe de chercheurs norvégiens de l’Université d’Oslo qui font partie du projet Lifebrain de l’UE. Leur article en libre accès, «L’amincissement asymétrique du cortex cérébral à travers la durée de vie des adultes est accéléré dans la maladie d’Alzheimer», a été publié le 1er février dans Communications de la nature.

Lifebrain est un consortium européen qui donne aux chercheurs de différents pays un accès partagé à des données complètes de neuroimagerie cérébrale issues de nombreuses études longitudinales liées à l’âge (de 0 à 100 ans).

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“Les données dont nous disposons grâce à Lifebrain sont un trésor. Nous avons pu mesurer l’épaisseur de chaque région du cortex chez plus de 2 600 participants en bonne santé de cinq pays, jusqu’à six fois chez la même personne au fil du temps”, premier auteur James Roe du Center for Lifespan Changes in Brain and Cognition (LCBC) de l’Université d’Oslo a déclaré dans un communiqué de presse. «De nombreux autres ensembles de données cérébrales n’ont qu’un seul scan cérébral par personne, de sorte qu’ils ne peuvent pas voir les changements se produire chez la même personne tout au long de la vie. Avoir des scans de suivi des mêmes personnes était absolument essentiel pour notre étude.

Qu’est-ce que ces ensembles de données complets sur l’épaisseur de la matière grise ont révélé sur les changements dans le cortex cérébral du cerveau gauche et droit à mesure que les gens vieillissent? Premièrement, Roe et ses collègues ont constaté que l’épaisseur asymétrique de la matière grise («asymétrie corticale») sur les côtés gauche et droit du cortex cérébral était typique chez les jeunes en bonne santé et semblait améliorer les fonctions cognitives.

«Les côtés gauche et droit du cortex ne sont pas également épais dans les cerveaux plus jeunes», expliquent les auteurs. “L’asymétrie est apparemment une bonne chose car elle permet au cerveau de fonctionner de manière optimale, car le cerveau gauche et le cerveau droit sont spécialisés pour effectuer des tâches légèrement différentes.”

En vieillissant, tout le monde perd du volume de matière grise alors que le cerveau commence à s’atrophier et «rétrécit» progressivement. Cependant, Roe et al. a constaté que, contrairement à la croyance populaire, l’écorce de matière grise qui entoure les hémisphères cérébraux gauche et droit ne s’amincit pas au même rythme des deux côtés du cerveau pendant le vieillissement normal. (Voir, “4 habitudes quotidiennes qui pourraient empêcher votre cerveau de rétrécir.”)

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Les ensembles de données longitudinales de Lifebrain suggèrent que le côté du cerveau le plus épais à 20 ans se détériore plus rapidement avec l’âge; cela annule les avantages de l’asymétrie corticale. «La perte d’asymétrie est apparue à un âge similaire chez la plupart des gens (vers le début de la trentaine) et s’est poursuivie tout au long de la vie adulte, avec un déclin accéléré vers 60 ans», expliquent les auteurs. “La perte d’asymétrie corticale se produit progressivement au cours de la vie. Nous l’avons vu avec une constance remarquable dans tous les échantillons”, a ajouté Roe.

Enfin, James Roe et ses collègues de l’Université d’Oslo ont constaté que le côté gauche du cerveau avait tendance à rétrécir plus rapidement chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer. “Dans l’ensemble, la présente étude a peut-être dévoilé la base structurelle d’un déclin largement suggéré à l’échelle du système de la spécialisation hémisphérique tout au long de la vie adulte dans les systèmes cérébraux servant la cognition d’ordre supérieur, et a trouvé une continuation et une accélération potentielles de ce déclin de la maladie d’Alzheimer, “Roe et coll. conclure.

Image créditée à Meredith Mahnke pour Miller Lab / MIT Picower Institute via EurekAlert

Résumé graphique du transfert interhémisphérique de mémoires de travail par Brincat et al., 2021 / Neuron (CC BY-NC-ND 4.0)