Explorer le flux d'informations du cortex postéromédial pendant la mémoire de travail visuospatiale : une étude de magnétoencéphalographie, partie 1

Le cortex postéro-médian (PMC) est une plaque tournante majeure du réseau de modes par défaut du cerveau et est impliqué dans un large éventail de cognitions internes, y compris la mémoire de travail visuospatiale.

Le réseau en mode par défaut (DMN) du cerveau fait référence à un système de circuits neuronaux spécifique dans le cerveau humain. Le DMN est actif en l'absence de stimulation externe, c'est pourquoi il est également appelé « réseau de conscience de soi » et est impliqué dans des actions complexes telles que la réflexion, la mémorisation, la planification et l'auto-évaluation. De plus en plus de recherches montrent que le DMN est étroitement lié à la mémoire.

Premièrement, le DMN peut jouer un rôle clé dans la manière dont nous nous souvenons du passé. Les chercheurs ont découvert que le DMN était activé lorsque les sujets pensaient et décrivaient des personnes, des lieux et des événements déjà vécus. Cette forme, appelée « mémoire autobiographique », est basée sur la conscience de soi.

Deuxièmement, le DMN est étroitement lié à la « règle des sept secondes » dans le cerveau. La « règle des sept secondes » signifie que le cerveau des gens fonctionnera automatiquement et continuera pendant environ sept secondes sans stimulus. Ce processus peut aider le cerveau à optimiser sa réflexion et à améliorer sa flexibilité et sa créativité. Cela a un effet positif sur l’amélioration de la mémoire.

Enfin, les scientifiques ont également découvert qu’avec moins de bruit de fond, le DMN peut jouer un rôle important dans la façon dont nous entendons et mémorisons les nouvelles informations. Cela signifie que lorsque nous essayons d'apprendre un nouveau contenu, nous devons nous séparer des distractions de notre environnement afin que le DMN puisse traiter et stocker les informations efficacement.

Dans l’ensemble, le DMN est étroitement lié à notre mémoire de plusieurs manières. Encourager la conscience de soi et l'entraînement à la réflexion profonde, à l'introspection et à l'attention aura un impact positif sur le développement du DMN et l'amélioration des capacités de mémoire. Par conséquent, nous devrions nous concentrer sur l’exercice du réseau de modes par défaut du cerveau pour améliorer notre mémoire et nos capacités cognitives. On peut voir que nous devons améliorer la mémoire, et la Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire, car la Cistanche deserticola est une matière médicinale traditionnelle chinoise qui a de nombreux effets uniques, dont l'un est d'améliorer la mémoire. L’efficacité de la viande hachée vient des différents ingrédients actifs qu’elle contient, notamment des acides, des polysaccharides, des flavonoïdes, etc. Ces ingrédients peuvent favoriser la santé cérébrale de diverses manières.

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Cependant, sa contribution précise à ces processus cognitifs reste floue. À l'aide de MEG, nous avons mesuré l'activité PMC chez des participants humains en bonne santé (jeunes adultes des deux sexes) pendant qu'ils effectuaient une tâche de mémoire de travail visuospatiale.

Les analyses de classification de modèles multivariés ont révélé des informations liées au stimulus lors de l'encodage et de la récupération dans un ensemble de ROI corticales définies a priori, notamment les cortex préfrontal, occipital et centrotemporal, en plus du PMC.

Nous avons mesuré la mesure dans laquelle ces informations de stimulus étaient échangées entre les zones dans une analyse du flux d'informations, mesurant les relations causales de Granger entre les zones au fil du temps. Conformément à la nature visuelle de la tâche, les informations provenant du cortex occipital ont façonné d’autres régions à travers la plupart des époques. Cependant, le PMC a façonné les représentations d'objets dans les cortex occipital et préfrontal au cours de la mémoire de travail visuospatiale, influençant le cortex occipital lors de la récupération et du PFC à toutes les époques de tâche.

Nos résultats sont cohérents avec le rôle proposé pour le PMC dans la représentation du contenu interne, y compris les informations mémorisées, et dans la comparaison des stimuli externes avec le matériel mémorisé.

Mots-clés : mémoire épisodique ; analyse du flux d'informations; MEG; cortex cingulaire postérieur ; mémoire visuospatiale.

Déclaration d'importance

Le cerveau humain fonctionne comme un ensemble de régions hautement interconnectées. Cartographier la fonction de cette interconnectivité, ainsi que les spécialisations au sein des différentes régions, est essentiel pour comprendre les processus neuronaux qui sous-tendent la cognition.

Le cortex postéromédial (PMC) est une région corticale hautement connectée, impliquée dans la mémoire de travail visuospatiale, bien que sa contribution précise reste floue.

Nous avons mesuré l'activité du PMC au cours d'une tâche de mémoire de travail visuospatiale, en testant comment différentes régions représentaient les stimuli et si ces représentations étaient pilotées par d'autres régions corticales.

Nous avons constaté que le PMC influençait les informations sur les stimulus dans d'autres régions dans toutes les phases de la tâche, ce qui suggère que le PMC joue un rôle clé dans la formation des représentations des stimulus au cours de la mémoire de travail visuospatiale.

Introduction

Le cortex postéro-médial (PMC) englobe le cortex cingulaire postérieur et le précuneus et est largement considéré comme supportant diverses formes de cognition internes (Andrews-Hanna, 2012).

En tant que plaque tournante du réseau de modes par défaut du cerveau, le PMC démontre des connexions étendues avec le lobe temporal médial, ainsi qu'avec les régions cérébrales frontopariétales associées au contrôle cognitif (Leech et al., 2012).

Les études IRMf délimitant les subdivisions au sein du PMC indiquent des modèles distincts de connectivité avec d'autres zones pendant l'état de repos (Margulies et al., 2009 ; Bzdok et al., 2015 ; Kernbach et al., 2018 ; Khan et al., 2020) ainsi que Connectivité fonctionnelle divergente liée aux tâches à mesure que la difficulté de la tâche augmente (Leechet al., 2011, 2012 ; Bzdok et al., 2015).

Compte tenu de la richesse de ces connexions et de l’hétérogénéité des sous-régions des PMC (Margulies et al., 2009 ; Leech et al., 2011), les PMC sont, sans surprise, impliquées dans un large éventail de fonctions cognitives.

Ces fonctions incluent le traitement autoréférentiel, l'imagerie visuelle, la traduction de représentations égocentriques en représentations allocentriques et la modulation de formes de cognition dirigées de manière interne ou externe (pour une revue, voir Bzdok et al., 2015).

Malgré l'absence de connexions directes avec le cortex sensoriel, le PMC semble idéalement placé pour recevoir des informations sensorielles et perceptuelles convergentes, en grande partie visuelles, afin de prendre en charge l'intégration des informations visuospatiales (Conti et Irish, 2021).

Ces représentations peuvent être maintenues en ligne et exploitées (c'est-à-dire la mémoire de travail) (Kravitz et al., 2011 ; Hunsaker et Kesner, 2018), ou intégrées dans des reconstructions contextuellement riches d'expériences passées (c'est-à-dire la mémoire épisodique) (Lega et al., 2017 ; Natu et al., 2019).

Une découverte constante dans la littérature sur la mémoire est celle d'une activation significative du PMC lors de tâches nécessitant la réintégration d'informations contextuelles (Bird et al., 2015).

De plus, il a été démontré que l'activité au sein des sous-régions PMC s'adapte paramétriquement à la vivacité des informations récupérées, suggérant un rôle important dans la phénoménologie de la mémoire. En revanche, il a été suggéré que d’autres sous-régions du PMC représentent des configurations uniques de caractéristiques événementielles (Cooper et Ritchey, 2019).

Collectivement, ces études indiquent un rôle central du PMC dans la représentation et l'intégration de différents types d'informations au service de la mémoire (pour une revue, voir Ritchey et Cooper, 2020).

Les études explorant l'évolution temporelle de l'activité PMC au cours des phases de la tâche ont systématiquement démontré un « retournement d'encodage/récupération », où une mémorisation réussie est associée à une activité PMC atténuée pendant l'encodage mais à une activité accrue pendant la récupération (Daselaar et al., 2004, 2009 ; Huijbers et al. , 2012,2013).

Surtout, en comparant les emplacements des voxels conduisant aux associations entre performance et atténuation, puis facilitation, Vannini et al. (2011) ont démontré que les mêmes sous-régions PMC modulent le retournement d'encodage/récupération. Il a également été démontré que les modèles de connectivité fonctionnelle avec PMC évoluent au fil des phases de tâches de mémoire (par exemple, Piccoli et al., 2015).

Par exemple, la synchronisation néocorticale lobe temporal médial thétaphase prédit de manière fiable le degré d'imagerie visuelle recueilli lors de la récupération de la mémoire autobiographique, en corrélation spécifiquement avec l'activité du précuneus (Fuentemilla et al., 2014), en résonance avec le rôle proposé du PMC dans le rétablissement des fonctions sensorielles visuospatiales. -détails perceptuels.

Ainsi, bien qu’il existe des preuves suggérant un transfert d’informations entre le PMC et d’autres régions cérébrales au cours de l’exécution de la mémoire (Canolty et al., 2006 ; Fell et Axmacher, 2011 ; Sauseng et al., 2019), la direction de cet échange d’informations reste mal comprise.

L'objectif de cette étude était d'exploiter la précision temporelle du MEG pour établir les modèles de flux d'informations entre le PMC et d'autres régions du cerveau au cours des performances de la mémoire de travail visuospatiale.

Nous avons utilisé une nouvelle mesure de l'échange d'informations causales Granger pour tester la preuve que le PMC code les attributs du stimulus au cours de différentes phases de tâche et pour déterminer si de telles informations sont transférées du PMC vers d'autres régions du cerveau.

Nous avons prédit que, si la connectivité entre PMC et d'autres régions reflète un échange d'informations crucial pour les performances de la mémoire, nous devrions trouver la preuve que le PMC code le stimulus mémorisé et pilote l'encodage de ces informations dans d'autres régions.

Matériels et méthodes

Participants. Nous avons collecté des données psychophysiques, MEG et IRM auprès de 12 participants (10 femmes, 2 hommes, âge 19-31 ans, moyenne=23,8 ans). Chaque participant a terminé l'expérience psychophysique au cours d'une séance d'une heure, suivie une semaine plus tard par l'expérience MEG en séance de 2 h.

Les images IRM anatomiques ont été acquises au cours d'une séance d'une demi-heure un jour différent. Un participant s'est retiré prématurément de l'étude MEG en raison de maux d'avance, ses données ont donc été exclues.

Tous les participants étaient en bonne santé, sans antécédents de troubles neurologiques et/ou psychiatriques et ont fourni un consentement éclairé. Chaque participant avait une acuité visuelle normale ou corrigée à la normale.

Le recrutement des participants et les expériences ont été menés avec l'approbation du comité d'éthique de la recherche humaine de l'Université Macquarie et par la Déclaration d'Helsinki.

For more information:1950477648nn@gmail.com