Le professeur Christian Doeller, docteur en psychologie à l'Institut Max Planck spécialisé dans les sciences cognitives et neurologiques, fait jouer des étudiants au scanner à Leipzig pour étudier le fonctionnement de leur cerveau.
Les volontaires ont un clavier en main pour naviguer ou prendre des décisions. Le neuroscientifique et ses équipes du Doellerlab veulent découvrir une chose : quels sont les principes de codage les plus importants du cerveau qui permettent la pensée humaine ?
Christian Doeller décrit le jeu informatique que les sujets voient sur le mur arrière du scanner : "Ils sont par exemple des chauffeurs de taxi et doivent amener une personne d'un point A à un point B. (...) Pendant qu'ils effectuent cette tâche, nous mesurons en parallèle leur activité cérébrale".
Pendant que les sujets se déplacent dans la ville virtuelle, leur cerveau fonctionne comme un système de navigation. "Les sujets ayant une performance de navigation élevée, c'est-à-dire qui naviguent correctement quasiment 10 fois sur 10 à travers la ville virtuelle et qui trouvent toujours le chemin le plus court".
Selon le professeur Doeller, les systèmes du cerveau qui aident à la navigation trient, comme un système de navigation, les souvenirs, l'apprentissage et les connaissances. "Souvenez-vous de vos années d'école : les fiches, on les disposait aussi dans l'espace pour trier les concepts. L'espace est un média fantastique pour représenter des choses proches ou éloignées sur la base de la similitude et de la dissemblance".
Le sociologue Niklas Luhmann a dit un jour que la boîte à fiches dans laquelle il classait ses 90 000 notes manuscrites était une image de son cerveau. L'université de Bielefeld analyse encore aujourd'hui sa boîte à fiches.
Selon le Christian Doeller, le système de navigation du cerveau est responsable de la mémorisation des informations. "Cela signifie que chaque fois que vous utilisez une stratégie spatiale pour trier des informations, pour placer des articles de journaux à d'autres endroits sur votre bureau, etc., ce système de navigation est certainement actif".
Bien avant le système de navigation, le psychologue avait déjà remporté son premier grand succès de recherche en 2010 en démontrant l'existence de ce que l'on appelle les "cellules de grille".
Le principe des cellules de grille avait déjà été démontré chez les rongeurs. Dans une étude publiée dans la revue Nature (en anglais), le chercheur et ses collègues ont mis en évidence le signal d'une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle(IRMf), qui reflétait la position d'un sujet dans un environnement de réalité virtuelle et répondait aux critères de définition du codage des cellules de grille. Selon l'étude, les humains semblent représenter la position et la perception spatiale d'une manière très similaire à celle des rongeurs.
"Notre grande question de recherche future, actuelle, mais aussi à long terme, est que ce système cérébral de navigation n'est pas seulement pertinent pour trouver le chemin de A à B dans une ville, mais aussi pour réaliser d'autres performances cognitives. Par exemple, apprendre des concepts, construire de nouvelles connaissances".
Le professeur Doeller et son équipe veulent découvrir dans quelle mesure d'autres performances cognitives telles que le contrôle de l'action, la prise de décision, l'acquisition de nouvelles connaissances conceptuelles sont dues aux principes clés de leur hypothèse du système de navigation.
Grâce au prix Leibniz, 2,5 millions d'euros pour de nouveaux projets
C'est à l'aide de techniques d'imagerie modernes comme l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et la magnétoencéphalographie (MEG) que Christian Doeller a acquis ses connaissances décisives sur le cerveau. Il vient d'être récompensé pour cela par le prix Gottfried Wilhelm Leibniz d'une valeur de 2,5 millions d'euros.
Grâce à cette somme impressionnante, le professeur Doeller peut désormais s'attaquer plus facilement aux recherches plus compliquées qu'il trouve particulièrement passionnantes. Le chercheur souhaite étudier la manière dont le cerveau traite les interactions sociales en observant deux sujets d'essai lors d'un processus d'apprentissage cognitif commun.
"C'est techniquement très compliqué, car les deux sujets effectuent une tâche interactive. Et ce qui est complexe, c'est bien sûr la synchronisation des deux scanners, alors que dans cette étude, les deux sujets effectuent simultanément la tâche cognitive dans les deux scanners", explique le neuroscientifique.
L'Institut Max Planck pour les sciences cognitives et les neurosciences travaille également sur des études cliniques comme celles portant sur les premiers stades de la maladie d'Alzheimer ou sur des patients atteints de la maladie de Long-Covid. Les conclusions de ces études n'ont pas encore été publiées.
Les volontaires ont un clavier en main pour naviguer ou prendre des décisions. Le neuroscientifique et ses équipes du Doellerlab veulent découvrir une chose : quels sont les principes de codage les plus importants du cerveau qui permettent la pensée humaine ?
Christian Doeller décrit le jeu informatique que les sujets voient sur le mur arrière du scanner : "Ils sont par exemple des chauffeurs de taxi et doivent amener une personne d'un point A à un point B. (...) Pendant qu'ils effectuent cette tâche, nous mesurons en parallèle leur activité cérébrale".
Pendant que les sujets se déplacent dans la ville virtuelle, leur cerveau fonctionne comme un système de navigation. "Les sujets ayant une performance de navigation élevée, c'est-à-dire qui naviguent correctement quasiment 10 fois sur 10 à travers la ville virtuelle et qui trouvent toujours le chemin le plus court".
Selon le professeur Doeller, les systèmes du cerveau qui aident à la navigation trient, comme un système de navigation, les souvenirs, l'apprentissage et les connaissances. "Souvenez-vous de vos années d'école : les fiches, on les disposait aussi dans l'espace pour trier les concepts. L'espace est un média fantastique pour représenter des choses proches ou éloignées sur la base de la similitude et de la dissemblance".
Le sociologue Niklas Luhmann a dit un jour que la boîte à fiches dans laquelle il classait ses 90 000 notes manuscrites était une image de son cerveau. L'université de Bielefeld analyse encore aujourd'hui sa boîte à fiches.
Selon le Christian Doeller, le système de navigation du cerveau est responsable de la mémorisation des informations. "Cela signifie que chaque fois que vous utilisez une stratégie spatiale pour trier des informations, pour placer des articles de journaux à d'autres endroits sur votre bureau, etc., ce système de navigation est certainement actif".
Bien avant le système de navigation, le psychologue avait déjà remporté son premier grand succès de recherche en 2010 en démontrant l'existence de ce que l'on appelle les "cellules de grille".
Le principe des cellules de grille avait déjà été démontré chez les rongeurs. Dans une étude publiée dans la revue Nature (en anglais), le chercheur et ses collègues ont mis en évidence le signal d'une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle(IRMf), qui reflétait la position d'un sujet dans un environnement de réalité virtuelle et répondait aux critères de définition du codage des cellules de grille. Selon l'étude, les humains semblent représenter la position et la perception spatiale d'une manière très similaire à celle des rongeurs.
"Notre grande question de recherche future, actuelle, mais aussi à long terme, est que ce système cérébral de navigation n'est pas seulement pertinent pour trouver le chemin de A à B dans une ville, mais aussi pour réaliser d'autres performances cognitives. Par exemple, apprendre des concepts, construire de nouvelles connaissances".
Le professeur Doeller et son équipe veulent découvrir dans quelle mesure d'autres performances cognitives telles que le contrôle de l'action, la prise de décision, l'acquisition de nouvelles connaissances conceptuelles sont dues aux principes clés de leur hypothèse du système de navigation.
Grâce au prix Leibniz, 2,5 millions d'euros pour de nouveaux projets
C'est à l'aide de techniques d'imagerie modernes comme l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et la magnétoencéphalographie (MEG) que Christian Doeller a acquis ses connaissances décisives sur le cerveau. Il vient d'être récompensé pour cela par le prix Gottfried Wilhelm Leibniz d'une valeur de 2,5 millions d'euros.
Grâce à cette somme impressionnante, le professeur Doeller peut désormais s'attaquer plus facilement aux recherches plus compliquées qu'il trouve particulièrement passionnantes. Le chercheur souhaite étudier la manière dont le cerveau traite les interactions sociales en observant deux sujets d'essai lors d'un processus d'apprentissage cognitif commun.
"C'est techniquement très compliqué, car les deux sujets effectuent une tâche interactive. Et ce qui est complexe, c'est bien sûr la synchronisation des deux scanners, alors que dans cette étude, les deux sujets effectuent simultanément la tâche cognitive dans les deux scanners", explique le neuroscientifique.
L'Institut Max Planck pour les sciences cognitives et les neurosciences travaille également sur des études cliniques comme celles portant sur les premiers stades de la maladie d'Alzheimer ou sur des patients atteints de la maladie de Long-Covid. Les conclusions de ces études n'ont pas encore été publiées.