Ma quête de plusieurs décennies pour décoder une carte cérébrale excentrique «Super 8»

  Bases de données sur les sciences de la vie / Creative Commons (CC-BY-SA-2.1-jp)

Cervelet (latin pour «petit cerveau») en rouge. Les deux hémisphères du cervelet sont nichés sous les hémisphères gauche et droit du cerveau.

Source: Bases de données sur les sciences de la vie / Creative Commons (CC-BY-SA-2.1-jp)

Depuis 2009, je suis en mission pour résoudre les énigmes contenues dans une carte du cerveau (représentée en couleur à mi-chemin de la page) que j’ai griffonnée à la hâte un après-midi en utilisant des marqueurs Sharpie de différentes couleurs et des surligneurs d’un magasin de fournitures de bureau.

L’histoire d’origine de ma carte dessinée à la main commence au début des années 1970, lorsque mon défunt père neuroscientifique, Richard Bergland (1932-2007), qui a écrit Le tissu de l’esprit, m’a répété à plusieurs reprises pendant les cours de tennis du week-end que notre soi-disant «mémoire musculaire» est conservée dans les cellules de Purkinje du cervelet. «Pensez à marteler et à forger la mémoire musculaire dans votre cervelet à chaque coup», disait papa.

Parce que le cervelet est bien connu pour coordonner les mouvements musculaires, il était logique que mon père considère l’optimisation des fonctions cérébelleuses comme vitale pour les performances optimales d’un athlète. Quand j’écrivais La voie de l’athlète au milieu des années 2000, j’ai consulté mon père quotidiennement; ensemble, nous avons créé un modèle de cerveau divisé appelé «cerveau en haut». L’objectif principal de ce cadre est de faciliter les états de flux en minimisant la sur-réflexion cérébrale et en ajustant avec précision les mouvements cérébelleux automatiques sans réflexion. (Voir «Le cerveau fendu: une hypothèse en constante évolution».)

  Buchanan "Journal de l'homme" (1887) / Domaine public

Cette gravure centenaire du «cerveau vu de dessous» (1887) montre comment les moitiés droite et gauche des hémisphères cérébral et cérébelleux sont connectées et suggère «que tout le cerveau est adapté pour agir de manière unitaire». Cerebellar est le mot sœur de cérébral et signifie «lié au cervelet».

Source: “Journal of Man” de Buchanan (1887) / Domaine public

Bien que notre modèle de cerveau divisé était simple et que la simple dualité «en haut (cerveau) et en bas (cervelet)» était facile à transmettre, elle ne racontait que la moitié de l’histoire. La véritable torsion de la façon dont le cerveau et le cervelet interagissent est que l’hémisphère cérébral droit travaille avec l’hémisphère cérébelleux gauche pour coordonner les mouvements du côté gauche du corps, et vice versa.

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Le câblage entrecroisé de ces quatre hémisphères cérébraux travaillant ensemble pour créer des mouvements coordonnés et fluides m’a toujours intrigué. Mais ce n’est qu’en 2009 que j’ai eu un Ah! un jour, alors que je rentrais du gymnase à pied et que je suis tombé sur une amie poète nommée Maria, qui adore aussi s’entraîner. À l’époque, je recherchais une proposition de livre (Origines de l’imagination) qui explorait le rôle de l’activité physique dans le processus créatif en examinant les routines quotidiennes des écrivains, artistes, innovateurs et scientifiques légendaires et quelles habitudes quotidiennes semblaient lubrifier leur créativité.

Comme je décrivais le Origines de l’imagination concept, Maria a commencé à bouger ses bras d’avant en arrière tout en faisant des mouvements bipèdes avec ses pieds en disant: “Pour une raison quelconque, chaque fois que je suis sur le vélo elliptique, la poésie se déverse de moi.” En un éclair, j’ai réalisé (pour la première fois) qu’il y a quelque chose dans le mouvement coordonné des bras et des jambes pendant l’activité aérobie qui engage la connectivité fonctionnelle interhémisphérique entrecroisée du «cerveau gauche-cerveau droit» et des deux hémisphères cérébelleux d’une manière qui affecte notre réflexion. Je me suis précipité chez moi et j’ai esquissé cette carte cérébrale “Super 8”.

  Illustration et photo de Christopher Bergland (vers 2009)

Cette carte cérébrale illustre des schémas de flux de connectivité fonctionnelle interhémisphérique hypothétiques entre les deux hémisphères cérébraux («cerveau gauche-cerveau droit») et les deux hémisphères cérébelleux.

Source: Illustration et photo de Christopher Bergland (vers 2009)

À certains égards, essayer de décoder la signification du “Super 8” bidirectionnel dans cette carte cérébrale dessinée à la main me rappelle les récits archétypaux de “carte au trésor” dans lesquels le scénario tourne autour de personnages suivant des indices obscurs détenus dans une carte cryptique. Par exemple, dans Robert Louis Stevenson’s Île au trésor (1883), un grand “X” marquait l’emplacement d’un trésor enfoui. Et dans la comédie américaine de 1963, “C’est un monde fou, fou, fou, fou”, l’intrigue tourne autour d’un casting de personnages à la recherche de 350 000 $ enterrés sous “un grand W.”

Parce que je ne suis pas un neuroscientifique et que mon père (qui était un expert du cerveau de renommée mondiale) est décédé en 2007, ma seule option pour décoder cette mystérieuse “carte au trésor” en termes de comprendre pourquoi la connectivité fonctionnelle représentée par le “Super 8” importe – et ce que les gens de tous âges peuvent faire pour optimiser les fonctions du cerveau entier – est de rester à l’affût des nouvelles recherches de neuroscientifiques qui étudient la dynamique interhémisphérique du cerveau.

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Une percée dans ma quête pour comprendre cette carte cérébrale dessinée à la main a eu lieu le 16 mars 2015 lorsque j’ai entendu Jeremy Schmahmann de la Harvard Medical School (MGH) décrire ses recherches sur le cervelet sur la NPR et a appris sa théorie de la «dysmétrie de la pensée». Après avoir écouté ceci Édition du matin diffusé, je me suis familiarisé avec toutes ses recherches pionnières sur le cervelet. (Voir “Jeremy Schmahmann démêle la perplexité de notre cervelet.”)

Mon interprétation de l’hypothèse de la «dysmétrie de la pensée» de Schamhmann est que des dysfonctionnements ou des dommages à des régions cérébelleuses spécifiques peuvent entraîner une «discoordination» des pensées, tout comme les fonctions cérébelleuses atypiques sont associées à une discoordination du mouvement.

Dans le même ordre d’idées, en supposant que la dysmétrie de la pensée et du mouvement sont à la fois sur un continuum, on pourrait supposer que des performances athlétiques de premier ordre et une pensée extraordinairement bien coordonnée pourraient bénéficier de l’optimisation de la structure et de la connectivité fonctionnelle entre le cerveau (LR) et les deux ( LR) hémisphères cérébelleux.

Jusqu’à présent, en février 2021, quatre études différentes m’ont inspiré à revoir ma carte cérébrale dessinée à la main et à filtrer les dernières conclusions de la recherche à travers le prisme du cadre de la «dysmétrie de la pensée» de Schmahmann et de ma carte cérébrale «Super 8» depuis le début.

Par ordre chronologique: la première étude (Roe et al., 2021) d’une équipe de chercheurs de l’Université d’Oslo a révélé qu’un amincissement asymétrique des cortex cérébraux gauche et droit tout au long de la vie adulte est associé à la maladie d’Alzheimer et que “l’amincissement accéléré du (auparavant) plus épais [cerebral] l’hémisphère est une caractéristique du vieillissement. “

La deuxième étude (Brincat et al., 2021) menée par des chercheurs du MIT a révélé que “un changement de regard a permuté l’emplacement d’une mémoire de travail entre les hémisphères visuels” dans les hémisphères cérébraux gauche et droit et que “ce transfert induit de la trace de la mémoire de travail entre le droit et cortex préfrontal gauche. “

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Troisièmement, une équipe internationale dirigée par des chercheurs suisses de l’Université de Zurich a rapporté (Preisig et al., 2021) que la modulation de la connectivité interhémisphérique entre les hémisphères cérébraux gauche et droit affecte la façon dont le cerveau traite ce que nous entendons des deux oreilles. «Nos résultats suggèrent que la synchronisation médiée par les ondes gamma entre différents cerveaux [hemispheres] est un mécanisme fondamental d’intégration neuronale », a déclaré le premier auteur Basil Preisig dans un communiqué de presse.

Enfin, une autre étude récente (Pieruccini ‐ Faria et al., 2021) du Western’s Gait and Brain Lab au Canada a révélé que «la forte variabilité de la marche (changements de pas à pas) distingue la maladie d’Alzheimer des troubles neurodégénératifs liés à l’âge» et que « une forte variabilité de la marche indique un dysfonctionnement cognitif-cortical dans la neurodégénérescence. ” (Voir «Ce que les schémas de marche peuvent révéler sur le déclin cognitif»).

Pour être clair: spéculer sur la façon dont les hémisphères cérébelleux gauche et droit peuvent être liés d’une manière ou d’une autre à des recherches antérieures qui se concentraient uniquement sur les hémisphères cérébraux est, bien sûr, une pure conjecture. Cela dit, à mon humble avis, il convient de noter que les dysfonctionnements du cervelet sont également liés à une forte variabilité de la marche (Schniepp et al., 2011) et qu’il existe un lien bien établi entre l’atrophie de la matière grise dans le cervelet et la maladie d’Alzheimer ( Wegiel et al., 1999; Jacobs et al., 2017; Toniolo et al., 2018).

L’étude des fonctions non motrices du cervelet est un domaine relativement nouveau. Par conséquent, une partie de ma mission en tant que blogueur est d’attirer l’attention sur le “petit cerveau” souvent négligé dans l’espoir qu’à l’avenir, davantage de recherches sur le “cerveau gauche-cerveau droit” étudieront également comment la structure et la connectivité des deux les hémisphères cérébelleux affectent les fonctions motrices et non motrices des cortex cérébraux.