Des chercheurs ont réussi à isoler l’intention dans le cerveau

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En appuyant sur le bouton de l’ordinateur, vouliez-vous l’allumer ou l’éteindre ? Les chercheurs de l’Université de Tel-Aviv ont réussi à isoler les circuits cérébraux qui contrôlent l’intention de ceux qui engendrent l’action elle-même. Dans le cadre d’un projet du Département des Neurosciences de l’UTA, financé par le Centre israélien pour l’Excellence de la recherche (ICORE), le Dr. Roy Mukamel et son doctorant Roy Gilron du Département de psychologie, ainsi que le Prof. Yehezkel Yeshurun et son doctorant Ariel Krasovsky du Département d’informatique, ont montré que notre cerveau sait différencier le résultat d’une action de sa réalisation motrice. L’étude, publiée dans la revue Journal of Neuroscience, constitue un nouveau pas dans la connaissance du fonctionnement du cerveau humain, et pourra avoir des implications pratiques pour l’amélioration des interfaces homme-machine.

“Lorsque vous appuyez sur un bouton pour allumer ou éteindre l’ordinateur, l’action motrice est identique, mais plus profondément, l’intention est totalement inverse”, relève le Dr. Mukamel. Pour les besoins de l’expérience, dix participants ont été introduits, munis d’une tablette tactile, dans un dispositif d’IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, permettant de visualiser l’activité cérébrale), et ont du exécuter différentes tâches au moyen d’un stylet, en fonction d’une icône qui apparaissait sur l’écran : lorsqu’apparaissait l’image d’une princesse, ils devaient la déplacer horizontalement à droite et à gauche, en réalisant deux actions motrices distinctes. Lorsqu’apparaissait celle d’un troll, ils devaient la faire bouger verticalement vers le haut et vers le bas, également au moyen de deux mouvements distincts, le tout dans un intervalle de temps fixé à l’avance.

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Grâce à une analyse mathématique du modèle d’activité cérébrale des sujets, les chercheurs sont parvenu à isoler les réseaux neuronaux représentant l’intention de déplacer le stylet dans une direction particulière et ceux traduisant l’action elle-même. Les résultats obtenus ont mis en évidence des modèles répétitifs d’action cérébrale restant ‘fidèles’ à l’intention et à l’essence même de la tâche, indépendamment du mouvement exigé pour la réaliser. Ces modèles ne se sont transformés que lorsque la définition de la tâche elle-même (déplacement de la princesse ou du troll) a changé, mais pas en fonction des différents mouvements exigés pour la réaliser. “Nous avons pu isoler l’intention de la manière dont on la met en œuvre. Nous avons découvert que nous pouvions distinguer entre les diverses intentions. Même lorsque le mouvement physique est identique, l’intention qui est derrière est différente et cela trouve son expression dans les réseaux nerveux” commente le Dr. Moukamel. Selon lui, les résultats de l’étude témoignent du fait que l’intention et l’action font fonctionner deux réseaux de neurones distincts dans le cerveau. “Notre hypothèse s’avère vérifiée” dit-il “nous avons montré qu’il existe bien deux réseaux nerveux séparés dans le cerveau, l’un qui codent l’information relative au but de l’action et l’autre celles des paramètres qui conduisent au mouvement “.
L’expérience en elle-même peut paraître simple, mais la partie essentielle de l’étude réside dans le traitement et l’analyse des données qui en découlent. “Nos observations portent sur des modèles d’activité de l’ensemble du réseau neuronal du cerveau et non sur un point ou une zone cérébrale isolés. Nous devions donc analyser d’un seul coup plusieurs points anatomiques dans différents circuits pour trouver un modèle répétitif. C’est pourquoi nous avons eu besoin d’avoir recours à des algorithmes sophistiqués qui puissent retrouver des modèles d’activité, et c’est là qu’est intervenu l’informatique”.

“Il y a un autre point intéressant” ajoute le doctorant Roy Gilron, “nous nous rendons compte de plus en plus qu’il existe dans notre cerveau des sous-systèmes indépendants qui possèdent des fonctions diverses. Notre expérience sensorielle est totalement continue, nous avons l’impression qu’il n’y a pas d’écart entre notre intention d’agir et la manière dont nous le faisons ; mais nous avons montré qu’il peut exister une dissociation. Certains syndromes cliniques sont particulièrement intéressants à cet égard, comme par exemple le ‘syndrome de la main étrangère’ chez les patients qui présentent une lésion du lobe pariétal, provoquant des mouvements incontrôlables de la main qui semble dirigée par une volonté externe.

Il ne s’agit bien sûr pas de prédire ou de rechercher les intentions cachées des individus. L’étude est limitée à l’intention motrice, et c’est dans ce domaine qu’il faut en rechercher les applications. “Si nous parvenons à séparer la volonté de l’action en isolant les réseaux nerveux concernés, nous pourrons dans l’avenir utiliser ces signaux pour traduire l’intention de l’utilisateur, par exemple dans le cas d’un paralysé relié à une machine qui effectuera une action à sa place. Les interfaces homme-machine, conçues pour assister, améliorer ou réparer des fonctions humaines défaillantes, dépendent en fait de cette distinction. C’est là l’avenir de notre recherche”.

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