Alors que l'architecture et l'organisation générales du cerveau humain sont universelles, des recherches plus récentes montrent comment les différences dans les processus d’imagination entre individus peuvent être observées dans l'activité cérébrale et quantifiées. Ces signatures neurologiques uniques peuvent être utilisées pour comprendre, étudier et même améliorer le traitement de troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer, soutiennent ces travaux de l’Université de Rochester, publiés dans la revue Nature Communications.
«Lorsque les gens imaginent des types d'événements similaires, chaque personne le fait à sa manière parce qu'elle a vécu des expériences différentes », explique l’auteur principal, Feng (Vankee) Lin, professeur agrégé de neurosciences : «Nos recherches démontrent que nous pouvons décoder ces informations complexes, identifier ces « empreintes digitales neuronales » rendues uniques par l'expérience mémorisée de chaque individu ».
Chacun imprime et édite différemment
Dans cette expérience, les chercheurs demandent à 26 participants de se rappeler des scénarios courants, tels que conduire, assister à un mariage ou manger au restaurant. Les scénarii étaient suffisamment courants pour que chaque participant les réinvente différemment. Les descriptions verbales des participants ont été mises en correspondance avec un modèle linguistique informatique capable de créer une représentation numérique du contexte de la description. Les participants ont ensuite subi une IRM fonctionnelle (IRMf) et invités durant l’imagerie à réinventer l'expérience pendant que les chercheurs mesuraient l’activation des différentes zones du cerveau. En rapprochant les données de l'IRMf et les descriptions et évaluations verbales du sujet, les chercheurs ont pu identifier les modèles d'activité cérébrale associés aux expériences de chaque sujet. À l'aide de ces données, les chercheurs ont construit un modèle fonctionnel du cerveau de chaque participant, caractérisé par une signature unique de leur activité neurologique.
Une signature unique de l’activité neurologique de chaque individu : si cette signature est unique, elle est complexe, reposant sur plusieurs zones du cerveau servant de zones commutatrices pour le traitement des données à travers les réseaux cérébraux qui contribuent à rappeler des « souvenirs » ou informations sur des personnes, des objets, des lieux, des émotions et des sensations. L'équipe a pu observer comment ces modèles d'activation diffèrent en fonction des expériences, des souvenirs et de l'imagination de chaque participant.
Comprendre comment les souvenirs sont manipulés par le cerveau humain : « Ici, l'IRMf qui mesure l'activité cérébrale avec un signal suffisant peut identifier des différences interpersonnelles dans la représentation neuronale d'événements imaginés complexes et ces différences reflètent l'expérience unique de chaque individu », explique le co-auteur, Andrew Anderson, l'Institut Del Monte pour les neurosciences.
Alors que la plupart des zones cérébrales clés identifiées dans cette étude sur l’empreinte digitale cérébrale, a tendance à décliner avec le vieillissement et sont vulnérables à la dégénérescence, la recherche ouvre un nouvel axe pour l’étude des maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer mais aussi d’autres formes de démence, la schizophrénie et la dépression.
A l’aide de cette empreinte digitale cérébrale, il devrait être possible de personnaliser les traitements pour ces maladies neurologiques.
Source: Nature Communications 20 November 2020 DOI : 10.1038/s41467-020-19630-y Decoding individual identity from brain activity elicited in imagining common experiences
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