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Hiérarchie cérébrale et fréquence des ondes cérébrales – Actualités et revue des docteurs en naturopathie

Node Smith, ND

Pour produire vos pensées et vos actions, votre cerveau traite les informations dans une hiérarchie de régions le long de sa surface, ou cortex, allant des zones «inférieures» qui effectuent une analyse de base des sensations entrantes aux régions exécutives «supérieures» qui formulent vos plans pour utiliser ce nouveau connaissance. Dans une nouvelle étude, les neuroscientifiques du MIT cherchant à expliquer comment cette organisation émerge rapportent deux grandes tendances: dans chacune des trois régions distinctes, le codage de l'information ou son inhibition était associé à un bras de fer similaire entre des bandes de fréquence d'ondes cérébrales spécifiques, et plus un le statut de la région dans la hiérarchie, plus la fréquence de crête de ses ondes est élevée dans chacune de ces bandes.

Une nouvelle étude fournit une vue unificatrice de la façon dont les ondes cérébrales peuvent contrôler le flux d'informations dans le cortex

En effectuant et en analysant des mesures de milliers de neurones et de champs électriques environnants dans trois régions corticales chez les animaux, la nouvelle étude de l'équipe dans le Journal of Cognitive Neuroscience fournit une vue unificatrice de la façon dont les ondes cérébrales, qui sont des modèles oscillants de l'activité des cellules cérébrales, peut contrôler le flux d'informations dans tout le cortex.

«Lorsque vous regardez des études antérieures, vous voyez des exemples de ce que nous avons trouvé dans de nombreuses régions, mais ils se trouvent tous de différentes manières dans différentes expériences», a déclaré Earl Miller, professeur Picower de neurosciences au Picower Institute for Learning and Memory et auteur principal de l’étude. «Nous voulions obtenir une image globale, c’est ce que nous avons fait. Nous avons abordé la question de savoir à quoi cela ressemble dans tout le cortex.

Ajout du co-premier auteur Mikael Lundqvist de l'Université de Stockholm et du MIT: «De très nombreuses études se sont penchées sur la synchronisation des phases d'une fréquence particulière entre les régions corticales. C'est devenu un domaine en soi, car la synchronisation aura un impact sur la communication entre les régions. Mais sans doute encore plus important serait-il si les régions communiquent à des fréquences totalement différentes. Ici, nous trouvons un tel changement systématique des fréquences préférées entre les régions. Cela a peut-être été suspecté en rassemblant des études antérieures, mais pour autant que je sache, cela n'a pas été montré directement auparavant. C'est une observation simple mais potentiellement très fondamentale. »

L’autre premier auteur de l’article est André Bastos, post-doctorant du Picower Institute.

Comment l'équipe a fait ses observations

Pour faire leurs observations, l'équipe a confié aux animaux la tâche de distinguer correctement une image qu'ils venaient de voir – un simple exploit de mémoire de travail visuelle. Alors que les animaux jouaient au jeu, les scientifiques ont mesuré l'activité de pointe individuelle de centaines de neurones dans chaque animal dans trois régions en bas, au milieu et en haut de la hiérarchie corticale de la tâche – le cortex visuel, le cortex pariétal et le cortex préfrontal. Ils ont simultanément suivi les ondes produites par cette activité.

Dans chaque région, ils ont constaté que lorsqu'une image était soit codée (lors de sa première présentation), soit rappelée (lorsque la mémoire de travail était testée), la puissance des bandes de fréquences thêta et gamma des ondes cérébrales augmentait en rafales et la puissance en alpha et les bandes bêta diminueraient. Lorsque l'information devait être gardée à l'esprit, par exemple dans la période entre la première vue et le test, la puissance thêta et gamma a diminué et la puissance alpha et bêta a augmenté par rafales. Cette séquence fonctionnelle «push / pull» entre ces bandes de fréquences a été montrée dans plusieurs régions individuelles, y compris le cortex moteur, a déclaré Miller, mais pas souvent simultanément à travers plusieurs régions au cours de la même tâche.

Les chercheurs ont également observé que les sursauts de puissance thêta et gamma étaient étroitement associés aux pics neuronaux

Les chercheurs ont également observé que les sursauts de puissance thêta et gamma étaient étroitement associés à des pics neuronaux qui encodaient des informations sur les images. Les sursauts de puissance alpha et bêta, quant à eux, étaient anti-corrélés à cette même activité de pointe.

Alors que cette règle s'appliquait aux trois régions, une différence clé était que chaque région utilisait un pic distinct dans chaque bande de fréquences. Alors que la bande bêta du cortex visuel, par exemple, culmine à 11 Hz, le bêta pariétal atteint un sommet à 15 Hz et le bêta préfrontal atteint un pic à 19 Hz. Pendant ce temps, le cortex gamma visuel s'est produit à 65 Hz, le gamma pariétal dépassé à 72 Hz et le gamma préfrontal à 80 Hz.

«Lorsque vous passez de l'arrière du cerveau à l'avant, toutes les fréquences deviennent un peu plus élevées», a déclaré Miller.

Les deux principales tendances de l'étude ne montrent que des associations avec la fonction, pas la causalité

Alors que les deux principales tendances de l'étude – les relations inverses entre les bandes de fréquences et l'augmentation systématique des fréquences de pointe dans chaque bande – ont été à la fois observées de manière cohérente et statistiquement significatives, elles ne montrent que des associations avec la fonction et non la causalité. Mais les chercheurs ont déclaré qu'ils étaient cohérents avec un modèle dans lequel alpha et bêta inhibent ou libèrent alternativement le gamma pour contrôler le codage de l'information – une forme de contrôle descendant de l'activité sensorielle.

Pendant ce temps, ils émettent l'hypothèse que l'augmentation systématique des fréquences de crête dans la hiérarchie pourrait remplir plusieurs fonctions. Par exemple, si les ondes dans chaque bande de fréquence transportent des informations, alors les régions supérieures échantillonneraient à une fréquence plus rapide pour fournir un échantillonnage plus fin de l'entrée brute provenant des régions inférieures. De plus, des fréquences plus rapides sont plus efficaces pour entraîner ces mêmes fréquences dans d'autres régions, donnant aux régions supérieures un moyen efficace de contrôler l'activité dans les régions inférieures.

«L'augmentation de la fréquence des rythmes oscillatoires peut aider à sculpter le flux d'informations dans le cortex», ont écrit les auteurs.

1. Mikael Lundqvist, André M. Bastos, Earl K. Miller. Préservation et changements de la dynamique oscillatoire dans la hiérarchie corticale. Journal of Cognitive Neuroscience, 2020; 32 (10): 2024 DOI: 10.1162 / jocn_a_01600


Node Smith, ND, est un naturopathe à Humboldt, en Saskatchewan et rédacteur en chef adjoint et directeur de la formation continue pour NDNR. Sa mission est de servir des relations qui soutiennent le processus de transformation et qui mènent finalement à des personnes, des entreprises et des collectivités en meilleure santé. Ses principaux outils thérapeutiques comprennent le conseil, l'homéopathie, l'alimentation et l'utilisation d'eau froide combinée à l'exercice. Node considère que la santé est le reflet des relations qu'une personne ou une entreprise entretient avec elle-même, avec Dieu et avec son entourage. Afin de guérir la maladie et de guérir, ces relations doivent être spécifiquement prises en compte. Node a travaillé en étroite collaboration avec de nombreux groupes et organisations au sein de la profession naturopathique et a aidé à fonder l'association à but non lucratif, Association for Naturopathic Revitalization (ANR), qui travaille à promouvoir et à faciliter l'éducation expérientielle au vitalisme.

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