L'imagerie cérébrale peut permettre de redéfinir l'intelligence, montrent ces travaux de l'Université de New York qui utilisent une technologie d'imagerie spécialisée permettant d’évaluer « l'entropie » du cerveau ou sa capacité à analyser des informations désorganisées ou imprévues ainsi que la variété des circuits nerveux qu’il utilise pour interpréter le monde. L’étude, présentée dans la revue PLoS ONE apporte une nouvelle façon de définir et d'évaluer les capacités réelles du cerveau ou « l’intelligence ».
Les chercheurs de l'École de médecine de l'Université de New York ont repris comme ligne directrice le concept d'entropie, un axe de recherche de plus en plus développé et rendu possible par les progrès récents des techniques d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf : permet d’appréhender les modèles d'activité chimique dans le cerveau). Une plus grande entropie est associée à un traitement plus souple de l'information, cette flexibilité constituant un aspect clé de l'intelligence, en raison du grand volume d'informations sensorielles que le cerveau reçoit et doit traiter depuis son environnement ou le monde extérieur.
En pratique, il s’agit ici de l’analyse des images IRMf de toutes les zones du cerveau chez 892 hommes et femmes et cette analyse « apporte la preuve de concept que la mesure via IRMf de l'entropie cérébrale est une nouvelle fenêtre pour comprendre l'intelligence humaine », selon le Dr Glenn Saxe, professeur en pédopsychiatrie à l'Université de New York et membre de l’Institut de Neuroscience Langone Health.
Un cerveau intelligent doit être flexible dans le nombre de façons dont ses cellules nerveuses, ou ses neurones, peuvent être réarrangés, et c'est de cela qu'est faite l'entropie. Ainsi, les participants ont été testés quand leur cerveau et leur esprit étaient au repos pour obtenir une lecture de base. Les chercheurs ont ensuite comparé des centaines d'analyses IRMf prises en millisecondes durant des tâches. Les balayages ont révélé un grand nombre de combinaisons possibles de cellules cérébrales électriquement actives et interagissant les unes avec les autres dans des zones spécifiques du cerveau. L'équipe a ensuite utilisé des modèles mathématiques validés par de précédentes études pour obtenir des scores d'entropie fiables basés sur la façon dont un ensemble de combinaisons de cellules nerveuses actives capturées par une image prédit celles de l'image suivante. On sait en effet que le niveau d'activité des quelque 100 milliards de neurones dans le cerveau dépend de la quantité d'informations sensorielles traitées à chaque instant. Les scientifiques ont ensuite rapproché ces mesures d'entropie avec les scores des participants à deux tests de QI standard (Shipley-Hartford : compétences verbales et Wechsler : capacités de résolution de problèmes).
L'entropie cérébrale suit de près le QI : les personnes ayant un niveau d’intelligence moyenne obtiennent un score de QI d'environ 100. Dans cette étude, les scores d'entropie des participants s’avèrent fortement liés au QI.
- Ainsi, une entropie plus élevée s’avère significativement liée aux zones du cerveau impliquées dans les fonctions cognitives clés ;
- les scores d'entropie correspondent étroitement aux scores de QI du test Shipley-Hartford pour l’hémisphère gauche du cerveau lié à l'apprentissage du langage ;
- les scores d'entropie suivent également de près les scores au test de Wechsler pour la région frontale du cerveau impliqué dans les fonctions d’organisation, de planification et de contrôle émotionnel.
Ainsi la mesure par IRMf de l'entropie cérébrale pourrait bien non seulement fournir un autre mode d’évaluation de « l’intelligence » mais aussi contribuer à évaluer les problèmes de fonctionnement du cerveau chez les patients souffrant de dépression, de stress post-traumatique ou d'autisme.
Source: PLOS ONE February 12, 2018 DOI: 10.1371/journal.pone.0191582 Brain entropy and human intelligence: A resting-state fMRI study
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