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Parutions

 

Les rythmes cérébraux de la mémoire de travail

 

La mémoire de travail nous permet de stocker et de manipuler des données informatives sur de courtes périodes pour nous aider au quotidien dans la réalisation de tâches cognitives variées. Mario Dipoppa et Boris Gutkin, respectivement post-doctorant et directeur de recherche CNRS au Laboratoire des neurosciences cognitives (Inserm/ENS Paris) viennent de comprendre comment les différentes fréquences d'oscillation cérébrale contrôlent les opérations de cette mémoire tout au long d'une tâche cognitive. Leur travail a fait l'objet d'un article dans la revue PNAS.

 

La réalisation d'une activité et la prise de décision impliquent l'utilisation d'informations cérébrales bien déterminées. Pour comprendre le sens d'une phrase, nous devons par exemple garder à l'esprit le début de la phrase, le temps de lire la suite et d'interpréter le tout. Ce système de mémoire à court terme est appelé « mémoire de travail » en référence à son aspect actif. Sa capacité est cependant limitée : elle ne stocke que 4 à 7 éléments en même temps. C'est pourquoi il est indispensable de protéger ces éléments de sources de distraction et de les effacer rapidement après utilisation pour rendre la mémoire de travail disponible pour de nouvelles tâches cognitives.

Un grand nombre de données expérimentales montre que lors d'un effort cognitif, l'activité cérébrale passe de manière progressive de certaines fréquences d'oscillation à d'autres. Ces oscillations cérébrales sont modulées à la fois dans l'espace et dans le temps. Lorsqu'une telle transition est interrompue, notre performance cognitive diminue et réciproquement, notre performance cognitive peut être améliorée grâce à la manipulation de ces oscillations. Mais comment ces modifications d'oscillation cérébrale donnent-elles lieu à des processus mnésiques actifs dans la mémoire de travail ?

Les travaux de Boris Gutkin et Mario Dipoppa montrent que la fréquence des oscillations neuronales est finement contrôlée pour permettre une transition efficace entre les différentes opérations réalisées par la mémoire de travail au cours d'une tâche cognitive. A l'aide d'un modèle de réseau de neurones formels, les chercheurs ont plus précisément mis en évidence que les oscillations béta-gamma permettent le chargement des informations dans la mémoire de travail et un accès rapide à ces informations. Le maintien de ces informations et l'abstraction des signaux distracteurs sont alors assurés par les oscillations thêta. Enfin, ce sont les oscillations alpha qui rendent possible le nettoyage rapide de la mémoire de travail.

Ces bandes de fréquence distinctes déterminent le régime de l'activité dynamique du réseau cérébral permettant la mise en œuvre des différentes opérations de la mémoire de travail. La succession de ces opérations explique le déclenchement d'oscillations cérébrales complexes durant un effort cognitif. Ces travaux montrent cependant que l'apparente cacophonie des rythmes cérébraux serait en fait une mélodie ordonnée permettant à notre cerveau de jouer les symphonies de nos pensées.

 


 

Figure : Les oscillations de l'activité neuronale contrôlent les différentes opérations exécutées par la mémoire de travail. A) Les oscillations beta/gamma (> 15 Hz) permettent à la mémoire de travail d'intégrer des informations relatives à une stimulation. B) Les oscillations thêta (4-8 Hz) permettent à la mémoire de travail de conserver ces informations et de faire abstraction de nouvelles stimulations (distracteur). C) Les oscillations alpha (8-13 Hz) permettent à la mémoire de travail d'effacer ces informations lorsqu'elles deviennent obsolètes. © Mario Dipoppa

 

 

 

En savoir plus

  • Flexible frequency control of cortical oscillations enables computations required for working memory, Mario Dipoppa, Boris Gutkin, PNAS (2013), 110(31):12828-12833, doi:10.1073/pnas.1303270110.


Contact chercheurs

  • Mario Dipoppa
    Institute of neurology
    University College London
    21 University Street
    London WC1E 6DE
    United Kingdom
  • Boris Gutkin
    Group for neural theory
    Laboratoire des neurosciences cognitives (LNC)
    U960 Inserm/ENS Paris
    Ecole normale supérieure
    29 rue d'Ulm
    75005 Paris

 

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