Jeudi 21 février 2013.- Une équipe de chercheurs allemands a découvert que la capacité ou l'incapacité d'apprendre réside dans les niveaux d'activité des soi-disant ondes alpha du cerveau. La découverte pourrait aider à développer de nouvelles thérapies pour les lésions cérébrales.
La raison pour laquelle certaines personnes ont du mal à en savoir plus que d'autres aurait pu être révélée par une équipe de recherche de Berlin, Bochum et Leipzig, en Allemagne.
Ces chercheurs ont découvert que le principal problème à cet égard n'est pas que les processus d'apprentissage sont en eux-mêmes inefficaces, mais que le cerveau traite insuffisamment les informations à apprendre. Les scientifiques ont trouvé un indicateur de cette insuffisance, rapporte Trends 21.
Dans leur expérience, les chercheurs ont entraîné le sens du toucher de certains sujets afin qu'il devienne plus sensible. De plus, ils ont mesuré l'activité cérébrale de tous les participants avec un électroencéphalogramme (EEG), qui consiste en un examen neurophysiologique à partir de l'enregistrement de l'activité bioélectrique du cerveau.
Chez les individus qui ont bien répondu à la phase de formation du toucher, l'EEG) a révélé des changements caractéristiques de l'activité cérébrale, en particulier dans les soi-disant ondes alpha du cerveau.
Ces ondes sont des oscillations électromagnétiques qui résultent de l'activité électrique des cellules cérébrales et reflètent, entre autres, l'efficacité avec laquelle le cerveau tire parti des informations sensorielles nécessaires à l'apprentissage.
Suite à ces résultats, "une question intéressante serait de savoir dans quelle mesure l'activité alpha peut être délibérément influencée par le biofeedback", explique Hubert Dinse, du Laboratory of Neuronal Plasticity de l'Université de la Ruhr, à Bochum, et l'un des auteurs de l'étude., dans un communiqué de ladite université.
Le biofeedback est une technique utilisée pour contrôler les fonctions physiologiques de l'organisme humain, grâce à l'utilisation d'un système de rétroaction qui informe le sujet de l'état de la fonction que vous souhaitez contrôler volontairement.
Dinse ajoute que la connaissance de ce point "pourrait avoir d'énormes implications pour les thérapies visant à traiter une lésion cérébrale et, en général, pour comprendre les processus d'apprentissage".
L'équipe de recherche de la Ruhr-Universität, de la Humboldt Universität, de la Charité - Universitätsmedizin et du Max Planck Institute (MPI) a publié ses résultats dans le Journal of Neuroscience.
"Ces dernières années, nous avons établi une procédure permettant de déclencher des processus d'apprentissage qui ne nécessitent pas d'attention", explique Dinse. Les chercheurs ont donc pu exclure l'attention comme facteur d'apprentissage.
Dans cette expérience particulière, ils ont stimulé encore et encore le sens du toucher des participants pendant 30 minutes, avec une stimulation électrique appliquée sur la peau de leurs mains.
Avant et après cette formation passive, ils ont également mesuré la sensibilité du toucher des participants. Pour ce faire, ils ont appliqué une légère pression sur leurs mains avec deux aiguilles différentes et ont déterminé la plus petite séparation entre les aiguilles à laquelle les volontaires percevaient toujours les deux stimuli comme séparés.
En moyenne, l'entraînement passif a amélioré le seuil de sensibilité au toucher des sujets de 12%, mais pas chez les 26 participants. À l'aide de l'EEG, l'équipe a étudié pourquoi certaines personnes ont acquis une plus grande sensibilité mieux que les autres.
En revanche, les inscriptions à l'EEG ont été faites avant et pendant la formation passive. Grâce à ces enregistrements, les composantes de l'activité cérébrale liées à l'amélioration du test de discrimination tactile ont été identifiées.
Les scientifiques ont spécifiquement découvert que l'activité alpha du cerveau est décisive pour l'apprentissage. De manière générale, les ondes alpha oscillent électromagnétiquement dans une gamme de fréquences de huit à 12 hertz: les participants qui avaient l'activité alpha la plus élevée avant l'entraînement passif étaient ceux qui avaient le mieux appris.
Cependant, plus la réduction de l'activité alpha est importante pendant l'entraînement passif, plus la facilité d'apprentissage des volontaires est grande. Tous ces effets ont été observés dans le cortex somatosensoriel des participants, une zone du cerveau liée au sens du toucher.
Les scientifiques expliquent que, par conséquent, un niveau élevé d'activité alpha dans le cerveau (avant l'apprentissage) dénoterait la volonté de cet organe de tirer parti des informations provenant du monde extérieur.
Au contraire, une forte diminution de l'activité alpha pendant la stimulation sensorielle indiquerait que le cerveau traite les stimuli de manière particulièrement efficace.
Ces résultats suggèrent que l'apprentissage basé sur la perception dépend fortement de l'accessibilité des informations sensorielles. Et que l'activité des ondes alpha, en tant qu'indicateur de changements constants des états cérébraux, module cette accessibilité.
L'un des auteurs de l'étude, du Max Planck Institute (MPI), Petra Ritter, déclare qu'il sera nécessaire d'analyser, avec des modèles informatiques, comment le rythme des ondes alpha affecte l'apprentissage.
"Ce n'est que lorsque nous comprenons à quel point le traitement de l'information se produit dans le cerveau que nous pouvons intervenir spécifiquement dans de tels processus, pour traiter certains troubles", explique Ritter. En fait, l'objectif de ce réseau de coopération scientifique allemand est de développer de nouvelles thérapies pour les lésions cérébrales.
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La raison pour laquelle certaines personnes ont du mal à en savoir plus que d'autres aurait pu être révélée par une équipe de recherche de Berlin, Bochum et Leipzig, en Allemagne.
Ces chercheurs ont découvert que le principal problème à cet égard n'est pas que les processus d'apprentissage sont en eux-mêmes inefficaces, mais que le cerveau traite insuffisamment les informations à apprendre. Les scientifiques ont trouvé un indicateur de cette insuffisance, rapporte Trends 21.
Dans leur expérience, les chercheurs ont entraîné le sens du toucher de certains sujets afin qu'il devienne plus sensible. De plus, ils ont mesuré l'activité cérébrale de tous les participants avec un électroencéphalogramme (EEG), qui consiste en un examen neurophysiologique à partir de l'enregistrement de l'activité bioélectrique du cerveau.
Chez les individus qui ont bien répondu à la phase de formation du toucher, l'EEG) a révélé des changements caractéristiques de l'activité cérébrale, en particulier dans les soi-disant ondes alpha du cerveau.
Ces ondes sont des oscillations électromagnétiques qui résultent de l'activité électrique des cellules cérébrales et reflètent, entre autres, l'efficacité avec laquelle le cerveau tire parti des informations sensorielles nécessaires à l'apprentissage.
Suite à ces résultats, "une question intéressante serait de savoir dans quelle mesure l'activité alpha peut être délibérément influencée par le biofeedback", explique Hubert Dinse, du Laboratory of Neuronal Plasticity de l'Université de la Ruhr, à Bochum, et l'un des auteurs de l'étude., dans un communiqué de ladite université.
Le biofeedback est une technique utilisée pour contrôler les fonctions physiologiques de l'organisme humain, grâce à l'utilisation d'un système de rétroaction qui informe le sujet de l'état de la fonction que vous souhaitez contrôler volontairement.
Dinse ajoute que la connaissance de ce point "pourrait avoir d'énormes implications pour les thérapies visant à traiter une lésion cérébrale et, en général, pour comprendre les processus d'apprentissage".
L'équipe de recherche de la Ruhr-Universität, de la Humboldt Universität, de la Charité - Universitätsmedizin et du Max Planck Institute (MPI) a publié ses résultats dans le Journal of Neuroscience.
Apprentissage sans surveillance et ondes alpha
"Ces dernières années, nous avons établi une procédure permettant de déclencher des processus d'apprentissage qui ne nécessitent pas d'attention", explique Dinse. Les chercheurs ont donc pu exclure l'attention comme facteur d'apprentissage.
Dans cette expérience particulière, ils ont stimulé encore et encore le sens du toucher des participants pendant 30 minutes, avec une stimulation électrique appliquée sur la peau de leurs mains.
Avant et après cette formation passive, ils ont également mesuré la sensibilité du toucher des participants. Pour ce faire, ils ont appliqué une légère pression sur leurs mains avec deux aiguilles différentes et ont déterminé la plus petite séparation entre les aiguilles à laquelle les volontaires percevaient toujours les deux stimuli comme séparés.
En moyenne, l'entraînement passif a amélioré le seuil de sensibilité au toucher des sujets de 12%, mais pas chez les 26 participants. À l'aide de l'EEG, l'équipe a étudié pourquoi certaines personnes ont acquis une plus grande sensibilité mieux que les autres.
En revanche, les inscriptions à l'EEG ont été faites avant et pendant la formation passive. Grâce à ces enregistrements, les composantes de l'activité cérébrale liées à l'amélioration du test de discrimination tactile ont été identifiées.
Les scientifiques ont spécifiquement découvert que l'activité alpha du cerveau est décisive pour l'apprentissage. De manière générale, les ondes alpha oscillent électromagnétiquement dans une gamme de fréquences de huit à 12 hertz: les participants qui avaient l'activité alpha la plus élevée avant l'entraînement passif étaient ceux qui avaient le mieux appris.
Cependant, plus la réduction de l'activité alpha est importante pendant l'entraînement passif, plus la facilité d'apprentissage des volontaires est grande. Tous ces effets ont été observés dans le cortex somatosensoriel des participants, une zone du cerveau liée au sens du toucher.
Les scientifiques expliquent que, par conséquent, un niveau élevé d'activité alpha dans le cerveau (avant l'apprentissage) dénoterait la volonté de cet organe de tirer parti des informations provenant du monde extérieur.
Au contraire, une forte diminution de l'activité alpha pendant la stimulation sensorielle indiquerait que le cerveau traite les stimuli de manière particulièrement efficace.
Ces résultats suggèrent que l'apprentissage basé sur la perception dépend fortement de l'accessibilité des informations sensorielles. Et que l'activité des ondes alpha, en tant qu'indicateur de changements constants des états cérébraux, module cette accessibilité.
De nouvelles méthodes de traitement
L'un des auteurs de l'étude, du Max Planck Institute (MPI), Petra Ritter, déclare qu'il sera nécessaire d'analyser, avec des modèles informatiques, comment le rythme des ondes alpha affecte l'apprentissage.
"Ce n'est que lorsque nous comprenons à quel point le traitement de l'information se produit dans le cerveau que nous pouvons intervenir spécifiquement dans de tels processus, pour traiter certains troubles", explique Ritter. En fait, l'objectif de ce réseau de coopération scientifique allemand est de développer de nouvelles thérapies pour les lésions cérébrales.
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