La pensée humaine ne se déplace pas toujours à la même vitesse. Elle réagit immédiatement aux dangers immédiats tout en prenant un moment pour réfléchir devant des jugements complexes. Le cerveau traite simultanément les informations nécessitant une réaction instantanée ainsi que celles qui sont traitées lentement, en interprétant le contexte et le sens. Bien que cette caractéristique du cerveau, qui permet une réaction rapide et une réflexion lente, semble évidente, sa manière de s'ajuster n'a pas été clairement expliquée pendant longtemps.
Selon une nouvelle recherche récemment révélée, chaque région du cerveau fonctionne avec des horloges internes différentes et partage des informations de différents fuseaux horaires via un réseau de matière blanche. L'efficacité avec laquelle le réseau de matière blanche, qui relie les régions cérébrales, coordonne le traitement rapide et lent des informations détermine l'efficacité de la pensée, de la prise de décision et du comportement, ce qui peut entraîner des différences de capacité cognitive entre les individus.
Récemment, l'équipe du professeur Linden Parks de la faculté de psychiatrie de Rutgers Health aux États-Unis a identifié comment le cerveau connecte des régions ayant des 'temps internes' différents pour créer des fonctions cognitives, et a publié ses résultats dans le dernier numéro de la revue académique ⟪Nature Communications⟫, rapporté par des médias scientifiques tels que Science Daily.
Selon l'étude, chaque région du cerveau ne fonctionne pas à la même vitesse et opère avec un temps de maintien d'information unique, c'est-à-dire des 'échelles de temps neuronales intrinsèques (INTs)'. En coordonnant ces différences d'échelle de temps, le réseau de matière blanche intègre la réaction rapide et la réflexion lente en un système fonctionnel unique.
Le professeur Parks a déclaré : "Pour réagir à l'environnement par le comportement, il est nécessaire de combiner des informations traitées à des échelles de temps différentes" et a expliqué que "le cerveau utilise la connectivité de la matière blanche pour partager ces informations, et ce processus d'intégration joue un rôle clé dans le comportement humain et les fonctions cognitives."
L'équipe de recherche a analysé les données d'imagerie cérébrale de 960 personnes pour établir une carte de connectivité cérébrale individuelle. Ensuite, en appliquant un modèle mathématique décrivant les changements temporels des systèmes complexes, ils ont suivi comment l'échelle de temps neuronale intrinsèque de chaque région cérébrale est déterminée par la connectivité structurelle. Cela a permis d'établir un lien direct entre les caractéristiques de traitement d'information localisées et la manière dont les informations sont partagées entre les réseaux cérébraux.
Les résultats de l'analyse ont montré que la manière dont les échelles de temps neuronales sont disposées dans le cortex cérébral a un impact significatif sur l'efficacité de la transition entre les grands modèles d'activité cérébrale associés au comportement. En particulier, cette structure temporelle a montré des variations entre les individus, et ces différences ont été confirmées comme contribuant à expliquer les variations de capacité cognitive.
Le professeur Parks a déclaré : "Nous avons confirmé que la différence dans la manière dont le cerveau traite les informations à des vitesses différentes peut être un mécanisme expliquant les différences de capacité cognitive entre les individus." L'équipe de recherche a également confirmé que ces modèles temporels sont liés aux caractéristiques génétiques, moléculaires et cellulaires de l'organisation cérébrale. Une association similaire a été observée dans le cerveau des souris, suggérant qu'il pourrait s'agir d'un mécanisme conservé entre les espèces.
L'équipe de recherche a expliqué : "Plus la structure de connectivité de la matière blanche relie efficacement le traitement rapide et lent des informations dans chaque région cérébrale, plus la capacité cognitive globale tend à être élevée." Cela montre que la connectivité structurelle du cerveau est un élément clé de l'intégration temporelle des informations, au-delà d'un simple chemin de transmission d'informations.
Sur la base des résultats de cette étude, l'équipe de recherche applique actuellement la même approche d'analyse à des troubles neuropsychiatriques majeurs tels que la schizophrénie, le trouble bipolaire et la dépression. L'objectif est de comprendre comment les changements de connectivité cérébrale influencent la manière dont les informations sont traitées dans le temps, afin de comprendre la physiopathologie des troubles mentaux sous un nouveau jour.
