Comment votre cerveau aborde les tâches difficiles

Comment votre cerveau aborde les tâches difficiles
Cela devient plus facile avec la pratique. Duntrune Studios / Shutterstock

Vous êtes-vous déjà assis pour compléter vos mots croisés du matin ou votre Sudoku et vous vous demandiez ce qui se passait dans votre cerveau? Quelque part dans l’activité des milliards de neurones de votre cerveau se trouve le code qui vous permet de vous rappeler un mot clé ou d’appliquer la logique nécessaire pour compléter le puzzle.

Compte tenu de la complexité du cerveau, vous pouvez supposer que ces schémas sont incroyablement complexes et uniques pour chaque tâche. Mais recherches récentes suggère que les choses sont en réalité plus simples que cela.

Il s'avère que de nombreuses structures de votre cerveau travaillent ensemble de manière précise pour coordonner leurs activités, en adaptant leurs actions aux exigences de tout ce que vous essayez d'atteindre.

Nous appelons ces modèles coordonnés la «variété de faible dimension», que vous pouvez considérer comme analogue aux routes principales que vous utilisez pour vos trajets domicile-lieu de travail. La majeure partie du trafic circule sur ces autoroutes majeures, ce qui représente un moyen efficace d’aller de A à B.

Nous avons trouvé des preuves que la plupart des activités cérébrales suivent ce type de modèle. En termes très simples, cela évite à votre cerveau de devoir tout recommencer à zéro lors de l'exécution d'une tâche. Si, par exemple, quelqu'un vous lance une balle, la variété basse dimension permet à votre cerveau de coordonner rapidement les mouvements musculaires nécessaires pour attraper la balle, sans avoir à apprendre à attraper une balle à chaque fois.

Dans une étude publiée en octobre 22 2019 dans la revue Neuron, mes collègues et moi avons étudié ces tendances plus en profondeur. Plus précisément, nous voulions savoir s’ils jouent un rôle dans la formation de l’activité cérébrale lors de tâches cognitives réellement difficiles, qui nécessitent une grande concentration.

Nous avons scanné le cerveau des patients avec une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) à haute résolution pendant qu'ils effectuaient une Tâche carrés latins, qui ressemble à un puzzle de Sudoku mais utilise des formes au lieu de chiffres. Quiconque a déjà joué au Sudoku avant son café du matin sait à quel point il est nécessaire de rester concentré pour le résoudre.


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L'idée à la base de la tâche des carrés latins est d'identifier la forme manquante à un emplacement particulier dans une grille, étant donné que chaque forme ne peut apparaître qu'une seule fois dans chaque ligne et chaque colonne. Nous avons créé trois niveaux de difficulté différents, définis par le nombre de lignes et de colonnes à inspecter pour obtenir la réponse correcte.

Diriger le trafic

Notre prédiction était que l'exécution des versions les plus difficiles de la tâche conduirait à une reconfiguration de la variété basse dimension. Pour revenir à l’analogie de l’autoroute, une tâche délicate peut entraîner une activité cérébrale de l’autoroute et dans les ruelles pour éviter les embouteillages.

Nos résultats ont confirmé nos prévisions. Des essais plus difficiles ont montré des modèles d'activation du cerveau différents des plus faciles, comme si le trafic du cerveau était redirigé sur différentes routes. Plus la tâche est délicate, plus les modèles changent.

De plus, nous avons également trouvé un lien entre ces modèles d'activation cérébrale modifiés et la probabilité accrue de commettre une erreur avec la version plus difficile du test des carrés latins.

D'une certaine manière, tenter une tâche difficile équivaut à essayer une nouvelle course de rat au cours de votre trajet du matin: vous pourriez y arriver, mais dans votre hâte et votre stress, vous pourriez aussi être plus susceptible de prendre un mauvais tournant.

Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que notre activité cérébrale n’est peut-être pas aussi compliquée que nous le pensions. La plupart du temps, notre cerveau dirige le trafic sur des itinéraires assez bien établis et même lorsqu'il a besoin de faire preuve de créativité, il essaie toujours de le renvoyer vers la même destination ultime.

Cela nous laisse avec une question importante: comment le cerveau atteint-il ce niveau de coordination?

Une possibilité est que cette fonction soit remplie par le thalamus, une structure qui repose profondément dans le cerveau mais qui est connectée à presque tout le reste du cerveau.

Il est important de noter que le circuit du thalamus est tel qu’il peut filtrer les activités en cours dans le cortex cérébral, principal centre de traitement de l’information du cerveau, et pourrait donc exercer le type d’influence que nous recherchions.

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Positions du thalamus et du cortex cérébral dans le cerveau.
Pikovit / Shutterstock

Les schémas d'activité dans le thalamus sont difficiles à déchiffrer dans les expériences de neuroimagerie traditionnelles. Mais heureusement, le scanner IRM haute résolution utilisé dans notre étude collectées par mes collègues Luca Cocchi et Luke Hearne nous ont permis de les observer en détail.

Effectivement, nous avons constaté un lien clair entre l'activité dans le thalamus et le flux d'activité dans la variété de faible dimension. Cela suggère que lors de l'exécution de tâches spécifiques, le thalamus aide à façonner et à contraindre l'activité dans le cortex, un peu à la manière d'un officier de police dirigeant le trafic.

Alors, la prochaine fois que vous vous asseyez pour jouer au Sudoku, pensez à votre thalamus et à la variété de faible dimension que cela contribue à créer. Ensemble, ils façonnent l'activité cérébrale qui vous aidera à résoudre le puzzle.La Conversation

A propos de l'auteur

James Shine, Boursier Robinson, Université de Sydney

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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