Rapport de nouvelles académiques : Dynamique d’accumulation des preuves indépendamment de l’effecteur révélée par enregistrements électrophysiologiques intracrâniens

Contexte de l’étude

L’étude des corrélats neuraux impliqués dans la formation des décisions a toujours été un sujet important dans la communauté scientifique de la neuroscience. Des études antérieures ont montré qu’il est possible d’identifier chez l’homme des signaux neuronaux liés à la formation de décisions perceptives au moyen de techniques électrophysiologiques non invasives. Ces signaux peuvent être traités de manière abstraite sans dépendre des exigences spécifiques du mouvement. Cependant, leur origine exacte dans le cerveau reste incertaine. Afin de comprendre ce problème, cette étude utilise des techniques d’électroencéphalographie intracrânienne (iEEG), offrant une grande précision temporelle et spatiale, dans le but de localiser la source de ces signaux abstraits liés à la décision.

Source de l’article

Cet article, intitulé “L’électroencéphalographie intracrânienne révèle une dynamique d’accumulation des preuves indépendante de l’effecteur dans plusieurs régions du cerveau humain”, a été publié dans le volume 8 d’« Nature Human Behaviour » en avril 2024. Les auteurs principaux sont Sabina Gherman, Noah Markowitz, Gelana Tostaeva, Elizabeth Espinal, Ashesh D. Mehta, Redmond G. O’Connell, Simon P. Kelly et Stephan Bickel. Les auteurs sont affiliés à des instituts de recherche tels que les Feinstein Institutes for Medical Research, Northwell Health, Manhasset, NY, USA; Drexel University, Philadelphia, PA, USA; Hofstra/Northwell, Hempstead, NY, USA; et University College Dublin, Ireland. L’article a été initialement soumis le 21 avril 2023 et accepté le 10 janvier 2024 avant d’être publié en ligne le 16 février 2024.

Processus de recherche

Conception de l’expérience

Les sujets de l’étude étaient des patients sous surveillance électrophysiologique invasive pour l’épilepsie. Les sujets ont été invités à déterminer la direction de stimuli de points aléatoires et à répondre rapidement par pression sur un bouton (n=24) ou par une réponse orale après un délai aléatoire (n=12).

1. Tâche de réponse manuelle : Les participants disposaient de 2000 ms pour rapporter leur choix (direction) en appuyant sur un bouton.
2. Tâche de réponse vocale : Les participants devaient signaler oralement leur choix après une indication visuelle.

Au cours des essais, les points aléatoires apparaissaient simultanément des deux côtés de l’écran à des niveaux de cohérence élevés ou faibles. Les sujets devaient identifier rapidement et précisément la direction du mouvement des points. L’étude a analysé les changements globalement dans les activités haute fréquence (HFA) et s’est concentrée sur la manière dont ces activités étaient modulées par l’intensité des preuves sensorielles, tout en anticipant la précision des choix des participants et le temps de réaction.

Méthodes d’enregistrement et de traitement

Les activités cérébrales au cours de la tâche ont été enregistrées à l’aide de l’iEEG. Les électrodes présentant les caractéristiques d’un signal d’accumulation des preuves ont été sélectionnées, et leurs activités haute fréquence ont été analysées en relation avec les réponses comportementales. L’étude a trouvé des changements dynamiques cohérents avec l’accumulation des preuves abstraites dans de multiples régions dont le cortex préfrontal, pariétal, temporo-inférieur et insulaire.

Méthodes d’analyse

L’étude a d’abord identifié les contacts électrodes montrant une activité haute fréquence significativement augmentée lors de la réponse aux tâches. Ces activités ont été classées en détail pour évaluer si elles correspondaient aux caractéristiques de l’accumulation des preuves abstraites, puis analysées davantage en relation avec les décisions comportementales.

Principaux résultats

1. Performance comportementale : Une intensité des preuves élevée (cohérence élevée) a augmenté significativement la précision des choix et réduit le temps de réaction, ce qui montre que l’intensité des preuves perceptives influence directement la prise de décision.

2. Dynamique HFA : Pendant la réponse aux tâches, l’activité haute fréquence a augmenté de manière significative dans de nombreuses régions du cerveau, cohérentes avec une accumulation de preuves abstraites. Ces activités ne dépendaient pas du type de réponse (effecteur), affichant des caractéristiques qui augmentaient avec l’intensité des preuves et cette augmentation persistait dans les tâches de réponse orale.

3. Distribution spatiale des électrodes : Les contacts électrodes affichant les caractéristiques de l’accumulation des preuves abstraites étaient principalement répartis dans les régions du cortex préfrontal, pariétal, temporo-inférieur et insulaire, démontrant une large couverture spatiale.

4. Corrélation comportementale : Les activités haute fréquence liées aux décisions des participants variaient en amplitude juste avant la réponse selon l’intensité des preuves perceptives et la vitesse de réaction. Les décisions plus lentes et moins précises reposaient sur moins de preuves accumulées.

Conclusion

Valeur de la recherche

Cette étude offre une nouvelle perspective sur la manière dont le cerveau soutient la prise de décision perceptive indépendante de l’effecteur, cartographiant un large réseau neuronal. À l’aide de l’iEEG de haute précision, l’étude révèle le rôle de plusieurs régions dans l’accumulation des preuves abstraites, offrant une base précieuse pour de futures recherches sur la prise de décision.

Valeur scientifique et pratique

L’une des découvertes majeures de cette étude est l’identification d’un réseau neuronal vaste et largement distribué lié à la prise de décision abstraite, marquant un progrès clé dans le domaine de la recherche sur la prise de décision. L’étude jette non seulement les bases de la compréhension du cerveau humain dans la prise de décisions abstraites, mais offre également des idées pour développer de nouvelles méthodologies de recherche en neuroscience.

Points forts et innovations de la recherche

1. Réseau neuronal largement distribué : Identification d’activités neuronales liées à l’accumulation de preuves abstraites réparties dans plusieurs régions cérébrales.
2. Grande précision spatio-temporelle : Utilisation de la technologie iEEG à haute précision, fournissant des informations détaillées sur l’espace et le temps.
3. Analyse de la corrélation comportementale : La corrélation entre les activités cérébrales et les réponses comportementales a révélé les caractéristiques dynamiques de l’accumulation des preuves.

Importance de la recherche

Non seulement cette étude contribue-t-elle théoriquement à la compréhension des mécanismes de prise de décision humaine, mais elle peut également contribuer à améliorer les stratégies de diagnostic et de traitement des maladies neurologiques qui impliquent des processus perceptifs et décisionnels. En explorant en profondeur comment le cerveau fonctionne dans la prise de décisions abstraites, cette étude offre une référence précieuse pour les futures recherches en neurosciences et ouvre la voie à des applications cliniques potentielles.