Oscillations neuronales dans l'audition – OSCILL-A

Nous avons utilisé une combinaison de plusieurs méthodes pour atteindre nos objectifs, notamment la psychophysique, l'électroencéphalographie (EEG), la magnétoencéphalographie (MEG), la stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) et le neurofeedback.

Nous avons découvert un "mode rythmique" dans la perception auditive qui s'applique aux stimuli qui ne sont pas au centre de l'attention (mais pas à ceux qui le sont). Ce mode était présent lorsque le timing des stimuli imminents ne pouvait être prédit. Il s'agissait de l'hypothèse principale sous-jacente à ce projet, qui a été confirmée dans cette étude. Cette découverte montre que les oscillations neuronales dans le système auditif sont effectivement différentes de celles du système visuel. Les oscillations auditives semblent représenter un filtre attentionnel qui repose sur la prédiction du timing des informations sensorielles et de leur pertinence, un filtre qui fonctionne parfois de manière rythmique, parfois de manière plus constante. De plus, nous avons montré que la phase des oscillations sous-tend la sélection des informations sensorielles dans le temps. Il est possible que les oscillations facilitent ainsi les réponses comportementales.

Nous avons également découvert que les signatures neuronales des prédictions temporelles pendant la perception de la parole origines du cervelet qui les dirige vers les régions corticales. Le cervelet est souvent considéré comme une région motrice et donc ignoré en neurosciences cognitives. Ce n'est que récemment qu'il a été proposé que le cervelet pourrait jouer un rôle majeur dans le traitement de la parole. Nos résultats, basé sur des données magnetoencéphalographiques, montrent comment cette contribution s'effectue sur le plan mécanique, créant ainsi un nouveau domaine de recherche.

Dans plusieurs études de ce projet, des réponses cérébrales rythmiques à un stimulus rythmique ont été observées, qui persistent après le stimulus. Ces « échos » constituent une preuve de l'implication des oscillations neuronales dans les réponses cérébrales synchronisées à un stimulus. Ce projet contribue donc à résoudre une question clé dans ce domaine.

Nous avons également démontré des fluctuations régulières dans l'attention qui sont présentes même pendant un stimulus parole nécessitant une attention maintenue pour être compris. De plus, ces fluctuations se produisaient à des échelles de temps (~0,06 Hz) très similaires à celles observées chez les primates non humains. Nous avons donc mis en évidence une propriété générale de l'attention qui est conservée chez plusieures espèces. La démonstration de la structure temporelle de l'attention a des implications importantes, non seulement pour notre compréhension de l'attention, mais aussi pour celle de la cognition humaine en général.

Enfin, nos résultats montrent que la tACS est une technique qui permet de manipuler les oscillations dans l'audition de façon reproductible et fiable. Ce résultat est important pour passer de la recherche fondamentale à la recherche appliquée et clinique.

Ce projet a permis d'identifier plusieurs mécanismes neuronaux majeurs sous-jacents à l'attention et à d'autres fonctions cognitives :

- La sélection attentionnelle basée sur la phase des oscillations neuronales

- La prédiction temporelle dans la parole provenant du cervelet

- Une alternance lente et régulière entre l'attention « externe » l'attention « interne »

Tous ces résultats sont fondamentaux pour de nouveaux domaines de recherche et ouvrent la voie à des études complémentaires visant à comprendre plus en détail les processus sous-jacents.

Nos résultats ont également un impact sur la recherche appliquée et clinique. Si un filtre attentionnel échoue, des informations non pertinentes peuvent être privilégiées ou des événements importants ignorés. En effet, une activité oscillatoire altérée est présente dans plusieurs conditions pathologiques, telles que les troubles liés à l'attention, la schizophrénie ou les déficiences auditives. La régularité dans l'attention peut contribuer au fonctionnement optimal du cerveau et entraîner des troubles cognitifs en cas d'absence.

Tous les principaux mécanismes neuronaux identifiés dans ce projet - l'attention basée sur la phase des oscillations, la prédiction "cérébelleuse" et les "modes d'attention" - peuvent donc contribuer à un cerveau sain et doivent être examinés d'un point de vue clinique.