Géométrie du cerveau, dimensions de l’esprit : des chercheurs identifient de nouvelles façons de caractériser les états de conscience

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Ce que signifie être conscient est plus qu’une simple question philosophique. Les chercheurs continuent d’étudier comment l’expérience consciente découle de l’activité électrochimique du cerveau humain. La réponse a des implications importantes sur la façon dont la santé du cerveau est comprise, du coma, dans lequel une personne est vivante mais incapable de bouger ou de réagir à son environnement, à l’anesthésie chirurgicale, aux processus de pensée altérés de la schizophrénie.

Des recherches récentes suggèrent qu’il n’y a pas un seul endroit dans le cerveau qui provoque la conscience, pointant vers un phénomène de réseau. Cependant, il est difficile de retracer les divers liens entre les régions des réseaux cérébraux qui donnent lieu à la conscience et à l’éveil.

Une nouvelle approche utilisant l’IRM fonctionnelle, une technique d’imagerie qui vous permet de voir et de mesurer l’activité cérébrale à travers les changements du flux sanguin au fil du temps, offre un nouvel aperçu de la façon dont nous décrivons et étudions les états conscients.

« La conscience est complexe et l’étudier, c’est comme résoudre un Rubik’s cube brouillé », a déclaré Zirui Huang, Ph.D., professeur assistant de recherche au département d’anesthésiologie de la faculté de médecine de l’Université du Michigan. « Si vous ne regardez qu’une seule surface, vous pouvez être confus par la façon dont elle est organisée. Vous devez travailler sur le puzzle en regardant toutes les dimensions. »

En ce qui concerne la conscience, ces dimensions peuvent inclure 1) l’éveil, c’est-à-dire la capacité du cerveau à être éveillé ; 2) la conscience, ou ce que nous vivons réellement, comme la rougeur d’une rose ; et 3) l’organisation sensorielle, ou comment les images, les sons et les sentiments s’entremêlent pour créer notre expérience consciente homogène.

Pendant des décennies, cependant, ces dimensions n’ont été considérées que de manière conceptuelle, sans aucune cartographie de l’activité cérébrale elle-même. Dans l’étude de Huang, George Mashour, MD, Ph.D., professeur et directeur du Département d’anesthésiologie et fondateur du Center for Consciousness Science, et Anthony Hudetz, DBM, Ph.D., directeur du Center for Consciousness Science, les enquêteurs ont cherché à trouver ces dimensions de l’esprit dans la géométrie du cerveau.

En règle générale, les études d’imagerie cérébrale évaluent des zones cérébrales discrètes et bien définies. Pour comprendre cela, considérez l’état du Colorado sur une carte des États-Unis. Il a des limites très claires dans une forme presque rectangulaire.

Cependant, les frontières séparant, par exemple, le Colorado et le Wyoming, sont arbitraires. En revanche, regarder la topologie des montagnes du Colorado et du Wyoming vous donne une vue plus informative et naturelle de la région. Les chercheurs ont fait quelque chose de très similaire dans cette étude de neuroimagerie : au lieu de regarder des régions cérébrales clairement définies, ils ont étudié la topologie ou dégradés à travers les régions du cerveau.

Pour développer une carte de ces soi-disant gradients corticaux de conscience, l’équipe a utilisé des données d’IRMf de participants à l’étude qui étaient éveillés, anesthésiés, dans une forme de coma ou qui avaient des diagnostics psychiatriques tels que la schizophrénie.

L’équipe a ensuite pu organiser des enregistrements de 400 régions cérébrales différentes en gradients et comparer leur évolution en fonction de ces états ou diagnostics. Ils ont trouvé trois gradients corticaux qui semblaient s’aligner sur les dimensions de la conscience, notamment l’éveil, la conscience et l’organisation sensorielle.

« Ce qui était autrefois cartographié uniquement comme un diagramme utile des états conscients pourrait maintenant être cartographié dans le cerveau lui-même », a déclaré Hudetz, auteur principal de l’étude.

« Notre étude ouvre une nouvelle vision du lien entre la conscience et le cerveau », a déclaré Huang. En outre, note-t-il, les résultats ont le potentiel de développer des diagnostics ou une évaluation basés sur le cerveau pour les patients neurologiques.

« Cet article représente une contribution importante à la science de la conscience et s’aligne sur notre mission d’approfondir la compréhension tout en faisant progresser les soins cliniques », a déclaré Mashour.

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