Des chercheurs de l'Institut Picower du MIT rapportent que les ondes rotatives d'activité neuronale aident le cerveau à retrouver son focus après une distraction. Dans des études sur des animaux, l'étendue de ces rotations a suivi les performances : des rotations complètes correspondaient à des réponses correctes, tandis que des cycles incomplets étaient liés à des erreurs. Le timing entre une distraction et une réponse importait également, suggérant un cycle de récupération dépendant du temps.
Aussi facilement que l'esprit peut dériver de son cours, il peut aussi se recentrer. Des chercheurs de l'Institut Picower pour l'Apprentissage et la Mémoire du MIT décrivent comment cela pourrait fonctionner : dans une étude sur des animaux, ils ont observé une activité neuronale synchronisée qui apparaît comme une onde rotative à travers le cortex, guidant la pensée de retour vers la tâche en cours.
"Les ondes rotatives agissent comme des bergers qui ramènent le cortex sur le bon chemin computationnel", a déclaré l'auteur principal Earl K. Miller, professeur Picower à l'Institut Picower et au Département des Sciences du Cerveau et Cognitives du MIT.
Tamal Batabyal, chercheur postdoctoral à l'Institut Picower, a dirigé le travail, qui a été publié le 3 novembre 2025 dans le Journal of Cognitive Neuroscience.
Au cours des expériences, les animaux ont effectué une tâche de mémoire de travail visuelle interrompue occasionnellement par des distractions. Les performances diminuaient typiquement — produisant des erreurs ou des temps de réaction plus lents — tandis que les scientifiques enregistraient l'activité électrique de centaines de neurones dans le cortex préfrontal, une région centrale pour la cognition supérieure.
Pour examiner comment les populations de neurones se coordonnaient au fil du temps, l'équipe a appliqué une approche mathématique qu'ils appellent codage d'espace sous-jacent. Après les distractions, l'activité traçait une trajectoire rotative dans cet espace — un effet que Miller a comparé à « des étourneaux murmurant dans le ciel », revenant en formation circulaire. Le degré de rotation prédisait le comportement : lorsque les distractions étaient surmontées, l'activité neuronale formait un cercle complet ; lorsqu'elles ne l'étaient pas, la rotation était en moyenne inférieure d'environ 30 degrés et progressait plus lentement. La récupération s'améliorait lorsque plus de temps s'écoulait entre la distraction et la réponse requise, permettant à la rotation de se compléter.
Remarquablement, ces rotations n'apparaissaient que après les distractions — quel que soit le type testé — et ne surgissaient pas spontanément pendant la tâche.
Les rotations mathématiques reflètent des ondes voyageuses physiques
Bien que le codage d'espace sous-jacent soit une représentation abstraite, des mesures directes indiquaient une onde voyageuse réelle rotative à travers le cortex à la même vitesse que la rotation observée dans l'espace sous-jacent. « Il n'y a aucune raison en principe pour qu'une rotation dans cet espace mathématique corresponde directement à une rotation à la surface du cortex », a déclaré Miller. « Mais c'est le cas. Cela me suggère que le cerveau utilise ces ondes voyageuses pour effectuer réellement des calculs, des calculs analogiques. Le calcul analogique est bien plus efficace en énergie que le numérique et la biologie favorise les solutions efficaces en énergie. C'est une façon différente, et plus naturelle, de penser à la computation neuronale. »
Les co-auteurs incluent Scott Brincat, Jacob Donoghue, Mikael Lundqvist et Meredith Mahnke. L'étude a été soutenue par l'Office of Naval Research, le Simons Center for the Social Brain, la Freedom Together Foundation et l'Institut Picower pour l'Apprentissage et la Mémoire.
