Rapport académique sur « Contralateral Delay Activity and Alpha Lateralization Reflect Retinotopic and Screen-Centered Reference Frames in Visual Memory »

Introduction

Le système visuel est organisé de manière latéralisée, les champs visuels gauche et droit étant traités par le cortex cérébral contra-latéral. Cette organisation ne s’applique pas seulement à la perception, mais influence également les processus cognitifs, notamment la mémoire à court terme de l’information visuelle. En mémoire à court terme visuelle (VSTM), l’attention concentrée sur une position latérale régule principalement l’activité du cortex visuel contra-latéral. Ces dernières années, des études ont montré que les objets de la mémoire à court terme visuelle sont stockés dans l’hémisphère contra-latéral, plusieurs recherches indiquant que les indicateurs neuronaux de la capacité de stockage se trouvent principalement dans l’hémisphère contra-latéral. Cependant, les mouvements oculaires fréquents des humains entraînent un changement de la position des objets mémorisés, en particulier après un mouvement oculaire. Il n’est pas clair si la mémoire est basée sur la position initiale de la rétine ou sur la nouvelle position sur l’écran.

Source

Cette étude a été réalisée par Wanja A. Mössing, Svea C.Y. Schroeder, Anna Lena Biel et Niko A. Busch, chercheurs de l’Institut de psychologie de l’Université de Münster en Allemagne et du Centre Otto Creutzfeldt de neuroscience comportementale. L’article a été publié en 2024 dans « Progress in Neurobiology » et est accessible en libre accès.

Processus de travail de la recherche

Aperçu de la méthode de recherche

Cette étude comprend deux expériences visant à tester l’impact des mouvements oculaires sur la mémoire à court terme visuelle. Dans l’expérience, les participants devaient d’abord se souvenir de la couleur des objets-cibles, puis effectuer une saccade latérale pendant une période de rétention, modifiant ainsi la position des objets-cibles sur la rétine. L’étude a utilisé des méthodes électrophysiologiques, en se concentrant sur l’activité retardée contra-latérale (CDA) et les effets de latéralisation d’Alpha avant et après la saccade.

Expérience 1

Participants : 30 sujets (17 femmes, âgés de 19 à 35 ans).

Procédure : 1. Phase de préparation : Les participants ont commencé l’expérience en fixant une marque de losange centrale. 2. Affichage de codage : L’affichage de la cible a duré 1000 millisecondes, montrant quatre objets cibles de couleurs aléatoires, les sujets devaient mémoriser toutes les couleurs des objets cibles. 3. Période de rétention pré-saccade : Durée de 1000 millisecondes, les participants devaient maintenir leur fixation. 4. Intervalle de saccade : Une ligne de saccade latérale est apparue pendant 500 millisecondes, demandant aux participants de réaliser rapidement une saccade. Ils devaient compléter la saccade en 1000 millisecondes. 5. Période de rétention post-saccade : Durée de 1000 millisecondes où les participants devaient maintenir leur fixation sur la nouvelle position, la durée totale de l’intervalle étant de 3000 millisecondes. 6. Stimulus de sonde : L’objet sonde apparaissait à la nouvelle position de fixation, permettant une tâche de localisation de changement de couleur.

Collecte et analyse des données : Le signal cérébral a été enregistré via EEG, analysé et traité en utilisant MATLAB, transformé en formes d’onde et en spectres. Les artéfacts mineurs de l’EEG ont été corrigés par ICA, et les différences entre les hémisphères droit et gauche ont été calculées pour évaluer les effets de latéralisation.

Expérience 2

Participants : 35 sujets (27 femmes, âgés de 18 à 27 ans).

Nouveaux éléments ajoutés : Introduction d’une condition de contrôle « sans mémoire », le stimulus de sonde étant une tâche de discrimination des couleurs, ajustée par une méthode d’escalier pour assurer un taux de précision de 90 %. Une évaluation indépendante de la capacité de mémoire à court terme visuelle a également été réalisée.

Résumé des résultats

Principaux résultats de l’expérience 1

1. Performance comportementale : Le taux de précision de localisation du changement de couleur était de 83%, ne subissant pas l’influence de la position de l’objet mémorisé ou de la direction de la saccade.
2. Effet CDA : Avant la saccade, une augmentation de l’activité négative de l’hémisphère contra-latéral a été observée. Après une saccade brève, l’effet CDA est devenu plus complexe en termes de direction mais a conservé la position rétinienne initiale.
3. Latéralisation de la bande Alpha : Une diminution de la puissance de la bande Alpha a été observée dans l’hémisphère contra-latéral associé à la mémoire durant la période de rétention initiale, et la direction de la latéralisation Alpha a été significativement influencée avant et après la saccade.

Résultats de l’expérience 2

1. Performance comportementale : Le taux de précision de localisation de l’objet mémorisé était de 76% et 75%, alors que pour la condition sans mémoire, il était de 87%. Les changements de couleur liés à la mémoire étaient significativement supérieurs à ceux de la condition de contrôle sans mémoire.
2. Effet CDA : Prolongeant les résultats de l’expérience 1, un effet CDA significatif lié à la mémoire a été observé avant et après la saccade.
3. Latéralisation de la bande Alpha : La direction de la latéralisation Alpha après la saccade était clairement visible, mais indépendante de la condition de mémoire, montrant une préférence plus marquée pour la position centrale que pour la mise à jour des coordonnées spatiales attendues.

Conclusion et signification

Cette étude clarifie les cadres de référence de l’encodage en mémoire à court terme visuelle, soulignant que la mémoire après une saccade dépend principalement du cadre de référence rétinien plutôt que spatial. Bien que la latéralisation de la bande Alpha soit normalement associée au maintien de la mémoire, cette étude montre qu’après la saccade, la latéralisation de la bande Alpha est davantage liée à l’attention portée au centre de l’écran qu’à la mise à jour spatiale des objets mémorisés.

Points forts de l’étude

1. Continuité du cadre de référence rétinien : L’expérience a confirmé que l’activité retardée contra-latérale dépendait continuellement du cadre de référence rétinien pour la position des objets mémorisés avant et après la saccade.
2. Comportement particulièrement marqué de la bande Alpha après saccade : Cette étude est la première à montrer que la latéralisation de la bande Alpha après une saccade pourrait refléter une attention dirigée vers le centre de l’écran plutôt qu’une mise à jour du cadre de référence spatial.

Cette étude offre de nouvelles perspectives sur les mécanismes neuronaux de la mémoire à court terme visuelle, en particulier sur l’impact des mouvements oculaires sur le maintien de la mémoire, et fournit des références précieuses pour les recherches et applications futures.