Comment notre cerveau suit où nous et les autres allons

À mesure que les cas de COVID augmentent, se distancer physiquement des autres n’a jamais été aussi important. Maintenant, une nouvelle étude de l’UCLA révèle comment votre cerveau navigue dans les lieux et surveille quelqu’un d’autre au même endroit.

Publiés le 23 décembre dans Nature, les résultats suggèrent que notre cerveau génère un code commun pour marquer où les autres se trouvent par rapport à nous-mêmes.

«Nous avons étudié comment notre cerveau réagit lorsque nous naviguons dans un espace physique – d’abord seul puis avec d’autres», a déclaré l’auteure principale Nanthia Suthana, titulaire de la chaire Ruth et Raymond Stotter en neurochirurgie et professeur adjoint de neurochirurgie et de psychiatrie à l’école David Geffen. of Medicine à UCLA et Jane and Terry Semel Institute for Neuroscience and Human Behavior.

«Nos résultats impliquent que notre cerveau crée une signature universelle pour nous mettre à la place de quelqu’un d’autre», a ajouté Suthana, dont le laboratoire étudie comment le cerveau se forme et se souvient des souvenirs.

Suthana et ses collègues ont observé des patients atteints d’épilepsie dont le cerveau avait été implanté chirurgicalement plus tôt avec des électrodes pour contrôler leurs crises. Les électrodes résidaient dans le lobe temporal médial, le centre du cerveau lié à la mémoire et soupçonné de réguler la navigation, un peu comme un appareil GPS.

«Des études antérieures ont montré que les ondes cérébrales à basse fréquence des neurones dans le lobe temporal médial aident les rongeurs à garder une trace de l’endroit où ils se trouvent alors qu’ils naviguent dans un nouvel endroit», a déclaré le premier auteur Matthias Stangl, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Suthana. «Nous voulions enquêter sur cette idée chez les gens – et tester s’ils pouvaient également surveiller d’autres personnes à proximité – mais nous étions entravés par la technologie existante. »

Grâce à un prix de 3,3 millions de dollars de l’initiative BRAIN des National Institutes of Health, le laboratoire de Suthana a inventé un sac à dos spécial contenant un ordinateur qui se connecte sans fil aux électrodes cérébrales. Cela lui a permis d’étudier les sujets de recherche alors qu’ils se déplaçaient librement au lieu de rester immobiles dans un scanner cérébral ou connectés à un appareil d’enregistrement.

Dans cette expérience, chaque patient portait le sac à dos et a été chargé d’explorer une pièce vide, de trouver un endroit caché et de s’en souvenir pour de futures recherches. Pendant qu’ils marchaient, le sac à dos enregistrait leurs ondes cérébrales, leurs mouvements oculaires et leurs trajectoires à travers la pièce en temps réel.

Alors que les participants fouillaient la pièce, leurs ondes cérébrales circulaient selon un schéma distinct, suggérant que le cerveau de chaque personne avait tracé les murs et les autres limites. Fait intéressant, les ondes cérébrales des patients circulaient également de la même manière lorsqu’ils étaient assis dans un coin de la pièce et regardaient quelqu’un d’autre s’approcher de l’emplacement de l’endroit caché.

La découverte implique que notre cerveau produit le même modèle pour suivre où nous et d’autres personnes sommes dans un environnement partagé.

Pourquoi est-ce important?

«Les activités quotidiennes nous obligent à naviguer constamment autour d’autres personnes au même endroit», a déclaré Suthana, qui est également professeur adjoint de psychologie au College of Letters and Science de l’UCLA et de bio-ingénierie à la Henry Samueli School of Engineering. « Pensez à choisir la ligne de sécurité la plus courte de l’aéroport, à chercher une place dans un parking bondé ou à éviter de heurter quelqu’un sur la piste de danse. »

Dans une découverte secondaire, l’équipe de l’UCLA a découvert que ce à quoi nous prêtons attention peut influencer la façon dont notre cerveau cartographie un emplacement. Par exemple, les ondes cérébrales des patients circulaient plus fort lorsqu’ils cherchaient l’endroit caché – ou voyaient une autre personne s’approcher de l’endroit – que lorsqu’ils exploraient simplement la pièce.

«Nos résultats soutiennent l’idée que, dans certains états mentaux, ce modèle d’ondes cérébrales peut nous aider à reconnaître les limites», a déclaré Stangl. « Dans ce cas, c’était lorsque les gens étaient concentrés sur un objectif et à la recherche de quelque chose. »

Des études futures exploreront comment les schémas cérébraux des gens réagissent dans des situations sociales plus complexes, y compris en dehors du laboratoire. L’équipe de l’UCLA a mis le sac à dos à la disposition d’autres chercheurs pour accélérer les découvertes sur le cerveau et les troubles cérébraux.

Les co-auteurs comprenaient Uros Topalovic, Cory Inman, Sonja Hiller, Diane Villaroman, Zahra Aghajan, Dawn Eliashiv et Itzhak Fried, tous de UCLA; Leonardo Christov-Moore de l’USC; Nicholas Hasulak de NeuroPace Inc; Vikram Rao de l’UCSF et Casey Halpern de la Stanford University School of Medicine.

L’étude a été financée par le Brain Initiative du NIH, la McKnight Foundation et la Keck Foundation.