2023-07-18 21:00:00
dis-toi que Albert Einstein a déclaré en plaisantant à une occasion: “pPlacez votre main sur une cuisinière chaude pendant une minute et cela vous semblera une heure. Asseyez-vous avec une jolie fille pendant une heure, et cela vous semblera une minute.”
A partir des reflets de Aristote sur la nature du temps jusqu’à la théorie de la relativité d’Einstein, la manière dont nous percevons et comprenons le temps a toujours été une question qui a intrigué l’être humain.
La théorie de la relativité postule que le temps peut s’étirer et se contracter, un phénomène connu sous le nom de dilatation du temps. On ne peut pas dire que c’est exactement la même chose, mais si ccomment le cosmos déforme le temps, nos circuits neuronaux peuvent également étirer et comprimer notre expérience temporelle subjective ; Quiconque a passé un de ces interminables après-midi d’été à l’abri de la chaleur le sait quand les télévisions ne proposaient que le Tour de France ou le feuilleton au nom d’une pierre précieuse en service.
5 clés pour comprendre la théorie de la relativité d’Einstein
Cette expérience subjective du temps est pourtant l’objet de l’étude d’une équipe de chercheursle Champalimaud Research Learning Laboratory récemment publié dans la revue Neurosciences naturelles. Dans ce document, l’ECLes scientifiques ont artificiellement ralenti ou accéléré les schémas d’activité neuronale chez les rats, déformant leur jugement sur la durée et fournissant la preuve causale la plus convaincante à ce jour sur le fonctionnement du cerveau à cet égard.
L’hypothèse de l’horloge démographique
Contrairement aux rythmes circadiens qui régissent nos cycles de vie et façonnent notre vie quotidienne – des cycles veille-sommeil au métabolisme – on en sait beaucoup moins sur la façon dont le corps mesure le temps sur l’échelle des secondes ou des minutes.
Contrairement au tic-tac exact d’une horloge informatique centralisée, notre cerveau maintient un sens du temps décentralisé et flexible, censé répondre à la dynamique des réseaux de neurones dispersés dans tout le cerveau. Selon cette hypothèse, connue sous le nom de hypothèse “horloge démographique”“, notre cerveau calcule le temps en s’appuyant sur des schémas d’activité impliquant différents groupes de neurones.
Joseph J. Paton, chercheur au Programme de neurosciences de la Fondation Champalimaud à Lisbonne, et auteur principal de l’article, explique l’hypothèse de “l’horloge de la population” par une métaphore :“C’est comme laisser tomber une pierre dans un étang. Chaque fois que cela se produit, des ondulations sont générées qui rayonnent de la surface selon un motif reproductible. En examinant les modèles et les positions de ces vagues, on peut déduire quand et où la pierre a été jetée dans l’eau.”
Votre cerveau se réinitialise pendant que vous dormez
“Tout comme la vitesse à laquelle les ondes se déplacent peut varier, la vitesse à laquelle ces schémas d’activité progressent dans les populations neuronales peut également changer”, poursuit-il. “Notre laboratoire a été l’un des premiers à montrer une corrélation étroite entre la vitesse à laquelle ces « ondes » neurales évoluent et les décisions dépendant du temps”.
Pour parvenir à cette conclusion, l’équipe de Paton a entraîné un groupe de rats à distinguer différents intervalles de temps. Ils ont découvert que l’activité dans le striatum, une région profonde du cerveau, suit des schémas prévisibles qui changent à des rythmes différents. Cependant, corrélation n’implique pas causalité. Comme l’explique le chercheur : « Nous avons voulu tester si la variabilité de la vitesse de la dynamique des neurones striataux était une simple corrélation ou si elle régulait directement le comportement lié au temps. Et PPour ce faire, nous avions besoin d’un moyen de manipuler expérimentalement ces dynamiques.”
temps et température
“Ne vous débarrassez jamais des vieux outils”, plaisante-t-il. Jacques Monteiro, un autre des principaux auteurs de l’étude. Et c’est ça, pPour établir la causalité, l’équipe s’est tournée vers une technique de la vieille école des neuroscientifiques : la température.
“La température a été utilisée dans des études antérieures pour manipuler la dynamique temporelle des comportements, comme le chant des oiseaux”, explique le chercheur. “Chez les oiseaux, etrefroidir une région spécifique du cerveau ralentit le chant, tandis que le chauffer l’accélèresans modifier sa structure. C’est comme changer le tempo d’un morceau de musique sans affecter les notes elles-mêmes”, poursuit-il. “Nous avons pensé que la température pourrait être idéale pour notre expérience, car elle nous permettrait potentiellement de modifier la vitesse de la dynamique neuronale sans modifier leur schéma.”
Pour tester cet outil chez des rats, ils ont développé un dispositif thermoélectrique personnalisé pour chauffer ou refroidir localement le striatum tout en enregistrant simultanément l’activité neuronale. Dans ces expériences, les rats ont été anesthésiés, les chercheurs ont donc utilisé le optogénétique – une technique qui utilise la lumière pour stimuler des cellules spécifiques – pour créer des vagues d’activité dans le striatum autrement dormant ; comme si une pierre était jetée dans l’étang. “Nous avons fait attention à ne pas trop refroidir la zone, car cela inhiberait l’activité, ou la chaufferait trop, ce qui risquerait de générer des dommages irréversibles”, explique également le co-auteur de l’article, Margarida Pexira.
Le langage des neurones dans le cerveau
“La température nous a donné un moyen d’étirer ou de contracter l’activité neuronale au fil du temps, nous avons donc appliqué cette manipulation dans le contexte du comportement.” Philippe Rodrigues, de l’équipe de Paton. “Nous avons entraîné des animaux à signaler si l’intervalle entre deux tonalités était supérieur ou inférieur à 1,5 seconde. Lorsque nous avons refroidi le striatum, les animaux étaient plus susceptibles d’interpréter un intervalle donné comme court. Lorsque nous l’avons réchauffé, ils étaient plus susceptibles de dire que c’était long. CEncourager le striatum a accéléré la dynamique de population du striatum, similaire à l’accélération du mouvement des aiguilles d’une horloge, amenant les rats à juger un intervalle de temps donné comme plus long qu’il ne l’était en réalité.”
Synchronisation, synchronisation et mouvement : 2 systèmes cérébraux pour le contrôle moteur
“Étonnamment, bien que le striatum coordonne le contrôle moteur, ralentir ou accélérer ses schémas d’activité ne ralentit ni n’accélère les mouvements des animaux dans la tâche”, ajoute Paton. Cela nous a fait réfléchir plus profondément sur la nature du contrôle moteur. . comportement en général”.
Même les organismes les plus simples sont confrontés à deux défis fondamentaux lorsqu’il s’agit de contrôler le mouvement. Tout d’abord, ils doivent choisir entre différentes actions potentielles, par exemple, avancer ou reculer. Deuxièmement, une fois qu’ils ont choisi une action, ils doivent être en mesure de l’ajuster et de la surveiller en permanence pour s’assurer qu’elle est menée efficacement. Ces problèmes de base s’appliquent à toutes sortes d’organismes, des vers aux humains. Les conclusions de l’équipe indiquent que le striatum est essentiel pour résoudre le premier défi : déterminer quoi faire et quandtandis que le deuxième défi, celui de savoir comment le contrôle du mouvement réside dans d’autres structures cérébrales.
À cet égard, dans une étude parallèle, l’équipe explore actuellement les cerveletqui abrite plus de la moitié des neurones du cerveau et est associée à l’exécution continue, à chaque instant, de nos actions.
Que savez-vous du cerveau ?
« Il est intéressant de noter que nos données préliminaires montrent que la manipulation de la température du cervelet, contrairement au striatum, affecte le contrôle continu des mouvements“. Comme le souligne Paton, « vous pouvez voir cette division du travail entre ces deux systèmes cérébraux dans les troubles du mouvement comme la maladie de Parkinson et l’ataxie cérébelleuse. La maladie de Parkinson, une maladie qui affecte le striatum, altère souvent la capacité des patients à initier eux-mêmes des plans moteurs, comme la marche. Cependant, fournir des repères sensoriels, tels que des lignes de ruban adhésif sur le sol, peut faciliter la marche. Ces signaux sont probablement liés à d’autres régions du cerveau telles que le cervelet et le cortex qui sont encore intactes et peuvent gérer efficacement les mouvements continus. En revanche, les patients atteints de lésions cérébelleuses luttent avec l’exécution de mouvements fluides et coordonnés, mais pas nécessairement avec l’initiation ou la transition entre les mouvements.”
En apportant de nouvelles connaissances sur la relation causale entre l’activité neuronale et la fonction de synchronisationles résultats de l’équipe représentent une percée dans le développement de nouvelles cibles thérapeutiques pour des maladies invalidantes telles que la maladie de Parkinson ou la maladie de Huntington, qui impliquent des symptômes liés au temps et au striatum.
Ramón y Cajal, le lauréat espagnol du prix Nobel qui est entré dans le cerveau
“Ironiquement, pour un article sur le temps, cette étude a pris des années”, commente Monteiro. « Mais il y a bien d’autres mystères à élucider. Quels circuits cérébraux créent ces vagues d’activité temporelle en premier lieu ? Quels calculs, en plus d’évaluer le temps ou la synchronisation du mouvement, ces ondes pourraient-elles effectuer ? Comment nous aident-ils à nous adapter et à réagir intelligemment à notre environnement ? Pour répondre à ces questions, nous allons avoir besoin de plus de quelque chose que nous avons étudié… du temps », conclut-il.
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