La recherche suggère que les processus cérébraux sentent à la fois une peinture et une symphonie
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Que se passe-t-il lorsque nous sentons une rose ? Comment notre cerveau traite-t-il l’essence de son parfum ? Est-ce comme une peinture – un instantané de l’activité scintillante des cellules – capturée à un instant donné ? Ou comme une symphonie, un ensemble évolutif de différentes cellules travaillant ensemble pour capturer le parfum ? De nouvelles recherches suggèrent que notre cerveau fait les deux.
“Ces résultats révèlent un principe fondamental du système nerveux, la flexibilité dans les types de calculs que le cerveau effectue pour représenter les aspects du monde sensoriel”, a déclaré Krishnan Padmanabhan, Ph.D., professeur agrégé de neurosciences et auteur principal de l’étude. récemment publié dans Rapports de cellule. “Notre travail fournit aux scientifiques de nouveaux outils pour quantifier et interpréter les schémas d’activité du cerveau.”
Les chercheurs ont développé un modèle pour simuler le fonctionnement du système olfactif précoce – le réseau sur lequel le cerveau s’appuie pour sentir. En utilisant des simulations informatiques, ils ont découvert qu’un ensemble spécifique de connexions, appelées fibres centrifuges, qui transportent les impulsions d’autres parties du système nerveux central vers les premières régions sensorielles du cerveau, jouaient un rôle essentiel. Ces fibres centrifuges agissent comme un interrupteur, basculant entre différentes stratégies pour représenter efficacement les odeurs. Lorsque les fibres centrifuges étaient dans un état, les cellules du cortex piriforme – où se forme la perception d’une odeur – s’appuyaient sur le schéma d’activité à un instant donné. Lorsque les fibres centrifuges étaient dans l’autre état, les cellules du cortex piriforme amélioraient à la fois la précision et la vitesse avec lesquelles les cellules détectaient et classaient l’odeur en s’appuyant sur les modèles d’activité cérébrale au fil du temps.
Ces processus suggèrent que le cerveau a de multiples réponses à la représentation d’une odeur. Dans une stratégie, le cerveau utilise un instantané, comme une peinture ou une photographie, à un moment donné pour capturer les caractéristiques essentielles de l’odeur. Dans l’autre stratégie, le cerveau suit l’évolution des schémas. Il est adapté aux cellules qui s’allument et s’éteignent et quand – comme une symphonie.
Les modèles mathématiques développés par les chercheurs mettent en évidence la caractéristique essentielle du système nerveux – non seulement la diversité en termes de composants qui composent le cerveau, mais également la manière dont ces composants fonctionnent ensemble pour aider le cerveau à découvrir le monde de l’odorat. “Ces modèles mathématiques révèlent des aspects critiques du fonctionnement du système olfactif dans le cerveau et pourraient aider à construire des systèmes informatiques artificiels inspirés du cerveau”, a déclaré Padmanabhan. “Des approches informatiques inspirées par les circuits du cerveau comme celle-ci ont le potentiel d’améliorer la sécurité des voitures autonomes ou d’aider les algorithmes de vision par ordinateur à identifier et à classer plus précisément les objets dans une image.”
Parmi les autres auteurs figurent Zhen Chen de l’Université de Rochester. La recherche a été financée par les National Institutes of Health, la National Science Foundation, la Cystinosis Research Foundation et le Del Monte Institute for Neuroscience du programme pilote de l’Université de Rochester.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Centre médical de l’Université de Rochester. Original écrit par Kelsie Smith Hayduk. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
