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Donner un sens aux images et aux sons de la vie pour plusieurs sens à la fois

Contrairement aux idées reçues, nos cinq sens n’opèrent pas individuellement, mais collaborent étroitement les uns avec les autres pour nous donner une meilleure perception de notre environnement. Une étude financée par l’UE apporte des informations sur la façon dont le cerveau traite simultanément plusieurs signaux sensoriels pour sélectionner une action appropriée.

Recherche fondamentale
Santé

La combinaison d’informations provenant de plusieurs sens aide à choisir et à générer l’action appropriée. Par exemple, «si quelque chose occupait une grande place dans notre vision, nous n’aurions pas nécessairement besoin du mécanisme multisensoriel pour décider d’une action. Mais, si nous marchons dans les bois au crépuscule, un léger hurlement peut nous aider à percevoir un chien à peine visible dans la brume montante. Dans un tel contexte, relier les deux informations sera crucial pour décider si nous devons faire quelque chose», note Manuel Mercier, coordinateur du projet MIMe financé par l’UE.

De l’individuel au multimodal

Financé par le programme Marie Skłodowska-Curie, le projet MIMe a examiné cette interaction complexe entre les sens et la prise de décision. La prise de décision perceptive — le processus qui guide notre comportement — peut être divisée en une étape de codage sensoriel (où un signal sensoriel est codé dans le cortex sensoriel associé) et une étape de formation de la décision. «Nous visions à déterminer si les signaux sensoriels des différents sens sont entrelacés dès le moment où ils entrent dans le cerveau, à savoir dans la phase de codage, ou pendant la phase de formation de la décision. Nous avons par ailleurs cherché à identifier les mécanismes neuronaux et l’architecture sous-jacents à la convergence multisensorielle», explique Mercier.

Une orchestration d’oscillations cérébrales

De nouvelles découvertes récemment mises en lumière suggèrent que le transfert d’informations dans les circuits cérébraux repose sur des oscillations neuronales qui reflètent les variations de l’activité neuronale. Lorsque deux groupes de neurones oscillent en phase, ils sont plus à même d’échanger des informations. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires sur le sujet, les résultats révèlent un mécanisme neuronal potentiel que le cerveau peut utiliser pour associer des entrées sensorielles afin de créer une construction multimodale. «Le projet MIMe a examiné si l’association multimodale reposait sur la synchronisation de phase entre des nœuds du réseau neuronal éloignés», ajoute Mercier.

«Façonner» ce que nous entendons

Pour atteindre leurs objectifs, les chercheurs du projet ont d’abord mené une étude chez des patients implantés avec des électrodes intracrâniennes à des fins cliniques. L’accent était mis sur l’enregistrement des oscillations neuronales intracrâniennes tandis que les participants étaient exposés à des contours imaginaires accompagnés d’un son. Il est intéressant de noter que les chercheurs ont observé une grande synchronisation de l’activité oscillatoire des cortex auditif et visuel. «Cette communication entre populations neuronales éloignées représente le codage d’un objet multimodal: les signaux auditifs ont influencé ce que les patients pensaient voir, à savoir la silhouette formée par les contours imaginaires», remarque Mercier.

L’intégration multisensorielle est omniprésente dans le cerveau

Dans une autre étude, les chercheurs du projet ont exposé des participants en bonne santé à une séquence dynamique de signaux sonores et visuels. Le but consistait à examiner comment ils effectuent des calculs complexes et réagissent à des combinaisons particulières de signaux. En utilisant des méthodes d’apprentissage automatique pour analyser l’activité électrique du cerveau, les chercheurs ont rapporté que l’intégration multisensorielle accélérait la dynamique cérébrale pendant la phase d’encodage sensoriel et pendant l’étape dans laquelle les participants décidaient de leur réponse. Le projet MIMe a indiqué que l’intégration multisensorielle est omniprésente dans le cerveau humain et complète différents processus le long de la hiérarchie de traitement. «Une compréhension approfondie de la dynamique neuronale en jeu entre les sens lors de la formation d’une décision jettera un éclairage nouveau sur les difficultés rencontrées par une partie de la population, comme les personnes autistes», conclut Mercier.

Mots‑clés

MIMe, cerveau, sens, intégration multisensorielle, codage sensoriel, formation de la décision, oscillations neuronales

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