Une étude menée par l'University at Buffalo publiée dans Science Advances révèle que différentes parties du cerveau humain travaillent ensemble pour nous aider à remplir les fonctions de la vie quotidienne, allant de la respiration et du sommeil à la lecture, la marche et l'apprentissage. Plus concrètement, des zones du cerveau travailleraient en harmonie pour accomplir certains types de tâches. De plus, cette coordination pourrait varier d'une personne à l'autre.
La recherche porte sur l'activité cérébrale associée à neuf systèmes cognitifs au sein du cerveau, chacun consistant en un réseau de régions cérébrales liées à certaines fonctions. Le système auditif, à titre d'exemple, aide à traiter le son, alors que le système d'association temporelle ventrale est censé aider à reconnaître des objets, des visages, des couleurs et bien plus encore.
Afin de compléter l’étude, les chercheurs ont cartographié les différentes régions du cerveau connectées les unes aux autres chez 30 personnes différentes par l’intermédiaire de faisceaux de tissus appelés substance blanche. (Le modèle de connectivité spécifique reliant différentes régions du cerveau varie selon les individus.)
Par la suite, les chercheurs ont converti ces cartes en modèles informatiques du cerveau de chaque sujet et ont utilisé des ordinateurs pour simuler ce qui se produirait lorsqu'une seule région du cerveau d'une personne était stimulée. Les chercheurs ont ensuite utilisé un cadre mathématique, qu'ils ont développé, pour mesurer la synchronisation de l'activité cérébrale entre divers systèmes cognitifs dans les simulations.
Les chercheurs ont découvert que les modèles d'activité cérébrale à grande échelle pouvaient varier considérablement d'une personne à l'autre lorsque certains systèmes cognitifs sont activés. En revanche, l'activation d'autres systèmes cognitifs peut entraîner des modèles répétables entre individus. Selon les chercheurs, les simulations informatiques, les schémas d'activité cérébrale apparus lors de la stimulation de certains systèmes cognitifs étaient très stables chez différentes personnes, notamment pour les systèmes de mode auditif et médian. La stimulation d'une région du cerveau dans ces systèmes a généralement entraîné des modèles d'activité cérébrale similaires chez différentes personnes dans les simulations, avec un ensemble similaire de systèmes cognitifs qui sont devenus actifs.
Or, pour d'autres systèmes cognitifs, tels que l'association temporale ventrale et les systèmes frontopariétaux, les schémas d'activité cérébrale lors de la stimulation variaient beaucoup d'une personne à l'autre dans des simulations sur ordinateur. La stimulation de deux régions cérébrales différentes dans le même système cognitif pouvait entraîner des schémas distincts d'activité cérébrale à grande échelle chez la même personne, mais uniquement pour certains systèmes cognitifs, tels que le système auditif.
Pour d'autres systèmes cognitifs, des schémas d'activité cérébrale similaires pouvaient apparaître quelle que soit la région cérébrale stimulée dans ce système, notamment les systèmes d’attention et sous-corticaux.
Selon les chercheurs, les résultats pourraient être utiles aux scientifiques cognitifs et aux professionnels de la santé. L'étude montre, par exemple, pourquoi il peut être important que la stimulation cérébrale, une technique de traitement de la maladie, soit à la fois extrêmement précise en termes de localisation stimulée et personnalisée pour différents individus.
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