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Mardi, 6 février 2018
Nos réseaux cérébraux s’inscrivent dans un gradient « unimodal – multimodal »

J’aimerais vous parler cette semaine d’un article publié en 2016 dans la revue PNAS parce qu’il fait quelque chose de très précieux en science : montrer la convergence de deux corpus de données en un seul phénomène. Et ce faisant, donner à comprendre certaines choses qui étaient moins claires auparavant. Explications…

L’article écrit par Daniel S. Margulies et ses (nombreux) collègues (ils sont 12 co-auteurs) s’intitule « Situating the default-mode network along a principal gradient of macroscale cortical organization ». Ce titre annonce bien l’essence de leur travail : situer le réseau du mode par défaut à l’intérieur d’un gradient organisationnel à large échelle dans le cortex cérébral. Bon. Ça demande encore quelques clarifications…

On connait depuis un certain temps déjà l’existence d’un gradient entre les régions corticales les plus sensorielles (visuelles primaires, auditives primaires, etc.) et les régions plus associatives. Une autre façon de décrire les pôles extrêmes de ce gradient serait de parler d’aires unimodales (dont les neurones ne répondent qu’à des stimuli d’une seule modalité sensorielle) versus des aires plus multimodales (dont un même neurone peut être activé par plusieurs modalités sensorielles). Pour le dire encore autrement, on peut faire ici un rapprochement avec les zones cérébrales impliquées dans le « online » (quand on perçoit et agit en temps réel) et d’autres plus sollicitées par le « offline » (quand on fait des simulations mentales plus abstraites sans les actualiser dans notre comportement). Bref on savait qu’une certaine organisation de notre cortex suivait ce gradient entre perception-action concrète et pensée abstraite, cette dernière étant rendue possible par l’expansion disproportionnée du cortex associatif humain.

Par ailleurs, on connait aussi un certain nombre de grands réseaux cérébraux auxquels on a apposé des étiquettes fonctionnelles pour tenter de rendre compte de leur activation accrue dans certaines situations. Ils ont pour nom le réseau visuel, le réseau somatomoteur, le réseau dorsal de l’attention, le réseau de la saillance, etc. Et le réseau du mode par défaut, peut-être le plus fascinant de tous.

Car le réseau du mode par défaut a d’abord été mis en évidence lorsqu’on s’est aperçu que l’ensemble des régions cérébrales qui le forment (gyrus angulaire, cortex cingulaire antérieur, cortex postéromédian, gyrus temporal médian, gyrus frontal médian et supérieur, etc.) s’activait quand le sujet n’était plus engagé dans une tâche. Un réseau qui s’active quand on ne fait plus rien, à quoi ça pouvait bien servir ? À beaucoup de choses, s’est-on vite aperçu. Car ce n’est pas parce qu’on ne bouge pas qu’on ne fait rien. On peut penser à toutes sortes de choses en mode « offline », comme se rappeler certains souvenirs, faire des plans pour le futur, essayer de comprendre ce qu’une personne a voulu nous dire et, plus largement, essayer de percer les états mentaux des autres.

Or, vous me voyez venir, on a montré que le réseau du mode par défaut est plus actif durant toutes ces situations. Et même dans d’autres plus vagues encore, comme lorsqu’on est « dans la lune » et qu’on se laisse aller à toutes sortes d’associations libres. Enfin, comme cela a été démontré récemment, le réseau du mode par défaut peut agir de concert avec des régions cérébrales impliquées dans le contrôle cognitif durant des tâches sollicitant la mémoire de travail. Donc à part le fait que le réseau du mode par défaut est de toute évidence impliqué dans des processus cognitif de haut niveau, il n’y a pas encore de consensus fonctionnel à son endroit.

Et c’est là où l’étude de Margulies semble apporter un élément de compréhension de plus. Car ils ont pu confirmer, d’une part, l’existence d’un gradient de connectivité (des régions les plus unimodales vers les plus multimodales) qui reflète les caractéristiques structurales déjà connues de l’anatomie du cerveau (la géographie concrète des aires visuelles versus les aires associatives sur le cortex). Et d’autre part, ils ont pu montrer que les différents réseaux cérébraux connus pouvaient être répartis le long de ce gradient, avec les réseaux impliqués dans la perception et l’action ancrés dans le pôle le plus unimodal, et les réseaux associés à des fonctions cognitives de plus en plus abstraites s’étalant en direction du pôle le plus multimodal. Et devinez quel réseau l’on retrouve tout en haut de ce gradient d’abstraction croissante ? Eh oui, bien sûr, le réseau du mode par défaut.

Il y a encore d’autres points intéressants dans cet article de Margulies et son équipe. Et en plus, je découvre tardivement qu’il vient tout juste de publier, en janvier 2018, un article d’opinion sur le sujet dans Trends in Cognitive Sciences. Alors je vous propose, autant pour me laisser le temps de le lire que pour ne pas vous donner une bouchée trop grosse cette semaine, de revenir sur ce sujet la semaine prochain.

* * *

En terminant, je voudrais attirer votre attention sur un événement qui a lieu ce soir à Montréal et qui a un lien avec ce billet. Il s’agit du lancement de la session d’hiver 2018 de l’UPop Montréal qui aura lieu à 19h à Ma Brasserie au 2300 rue Holt. Le lien est double en fait. Car la personne qui m’a signalé la publication de l’article dont on parlait aujourd’hui donnera un cours à l’UPop au mois d’avril ! Et l’on peut aussi dire que les données présentées aujourd’hui jettent un éclairage intéressant sur la matière d’un autre cours également donné dans les mois qui viennent à l’UPop !

Pourquoi tant de mystère ? Pour que vous veniez à au lancement ce soir, évidemment… Je reviendrai d’ailleurs aussi la semaine prochaine vous dire deux mots sur ces deux cours que j’ai le plaisir de coordonner en tant que membre du collectif de l’UPop Montréal. Mais d’ici là, peut-être à ce soir pour découvrir en primeur ces deux cours et entendre leur deux profs vous les présenter ! ;-)

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