Nouvelle théorie sur les ondes cérébrales

L’équipe du Professeur Dr. Petra Ritter a, pour la première fois, élucidé le mouvement des ondes d’activité cérébrale grâce à une simulation informatique. Des recherches antérieures suggèrent que ces ondes jouent un rôle crucial dans des fonctions cognitives telles que la mémoire.

Le Professeur Dr. Petra Ritter, Professeur Johanna Quant au BIH, dirige le groupe de recherche en simulation cérébrale et est à la tête de la Section de Simulation Cérébrale à la Charité.

L’étude révèle le rôle des ondes cérébrales dans l’apprentissage et la cognition

L’étude menée par Ritter, publiée dans Nature Communications, fait partie de la thèse de Dominik Koller, qui est le premier auteur de l’article.

Les ondes d’activité sont des motifs de signaux neuronaux qui surviennent lorsque des groupes de neurones se déclenchent simultanément, cette activité synchronisée se déplaçant à travers le cortex au fil du temps. Ces ondes peuvent être visualisées à l’aide de l’électroencéphalographie (EEG) et sont générées par un gradient de fréquence spatiale dans le cerveau, résultant de forces de connexion variables.

Ritter estime que les ondes cérébrales sont cruciales pour les processus d’apprentissage car l’activité synchronisée renforce les connexions neuronales. « Les fronts d’ondes mobiles synchronisent l’activité des cellules nerveuses sur des distances. La théorie selon laquelle ‘ce qui se déclenche ensemble, se connecte ensemble’ suggère que ces ondes sont fondamentales pour coordonner les changements plastiques dans le cerveau, essentiels pour l’apprentissage. »

Les ondes cérébrales peuvent se déplacer à travers différentes échelles spatiales et changer de direction. « Divers facteurs influent sur la propagation des ondes, mais les relations sont complexes. Cependant, avec nos modèles mathématiques du cerveau, nous pouvons découvrir les règles sous-jacentes », explique Ritter.

Le mouvement des ondes d’activité joue un rôle crucial dans la thérapie

Comprendre les mécanismes à l’origine de la formation des ondes d’activité mobiles peut améliorer les futurs traitements des maladies cérébrales et approfondir notre compréhension de ces conditions. “Par exemple, cela est pertinent dans le traitement de la schizophrénie, de l’épilepsie ou de la maladie de Parkinson”, explique Ritter.

L’équipe de Ritter développe des “jumeaux numériques” du cerveau, capables de simuler la réponse du cerveau aux stimuli. Ces simulations offrent des perspectives pour la planification des thérapies, telles que la stimulation cérébrale – comme la stimulation cérébrale profonde pour la maladie de Parkinson – ainsi que pour la personnalisation des interventions neurochirurgicales, les rendant plus sûres et plus efficaces.

“Les modèles précédents ne tenaient pas compte des changements plastiques. Maintenant, comprendre le développement des fronts d’ondes peut également aider à simuler les effets d’apprentissage lorsque le cerveau change”, note Ritter.

La prochaine étape pour les chercheurs est d’utiliser leur modèle pour simuler les effets à long terme de la stimulation cérébrale externe, telle que la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) ou la stimulation cérébrale profonde avec des électrodes, en particulier lorsque des changements plastiques se produisent. Cette approche pourrait permettre aux médecins d’utiliser des simulations informatiques pour déterminer la stimulation la plus efficace pour chaque patient à l’avenir.

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Lire l’article original sur :  Medical Xpress

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