Vous êtes-vous déjà perdu dans l’épicerie? Les chercheurs sont plus près de savoir pourquoi cela se produit –

Vous l’avez fait un million de fois : tournez à droite à l’entrée, loin des produits, et passez devant deux douzaines d’allées de soupes en conserve, de macaronis en boîte et d’autres aliments de base. Les rangées de réfrigérateurs industriels devraient avoir raison… à propos de… ici.

Mais ils ne le sont pas.

Et puis tu te souviens : tu es au supermarché de l’autre côté de la ville, pas celui de ton quartier. Tout le reste se ressemble, mais l’emplacement de la section des produits laitiers est inversé et vous êtes du mauvais côté du magasin.

Les chercheurs ont longtemps eu du mal à comprendre comment le cerveau se souvient des environnements spatiaux, en particulier ceux qui sont similaires – comme deux magasins de la même chaîne de supermarchés – et comment le cerveau évite ou non la confusion.

Une nouvelle étude menée par des psychologues de l’Université de l’Arizona suggère que le cerveau peut traiter des environnements similaires comme s’ils étaient encore plus différents qu’une paire d’environnements qui n’ont rien en commun. Le concept est connu des scientifiques du cerveau sous le nom de “répulsion”.

“Jusqu’à notre étude, nous ne savions pas comment le cerveau pouvait différencier ces choses”, a déclaré l’auteur principal de l’étude. Arne Ekström, professeur de psychologie au College of Science qui dirige le Human Spatial Cognition Laboratory de l’UArizona.

Li Zheng, stagiaire postdoctoral dans le laboratoire d’Ekström, a dirigé l’étude, qui a été publiée dans la revue Communication Nature.

Les résultats pourraient éventuellement aider les scientifiques à mieux comprendre pourquoi des maladies telles que les accidents vasculaires cérébraux et la maladie d’Alzheimer provoquent des symptômes tels que la désorientation et une mauvaise mémoire spatiale.

“Les implications ici seraient peut-être que ce mécanisme de répulsion neurale est quelque chose qui pourrait être altéré avec le vieillissement”, a déclaré Ekstrom. “Si vous comprenez les mécanismes par lesquels fonctionnent de jeunes cerveaux sains, vous pourrez peut-être mieux comprendre certaines des choses qui ne vont pas avec les maladies neuronales et le vieillissement.”

Trois villes virtuelles, neuf magasins virtuels

Les 27 participants à l’étude ont regardé une vidéo animée du point de vue d’une personne se promenant dans trois villes virtuelles. Les villes semblaient presque identiques : chacune comprenait un champ vert circulaire avec un magasin au centre, et six autres magasins étaient espacés à la périphérie de la ville.

Les magasins étaient tous au même endroit dans chaque ville, mais toutes les villes n’avaient pas les mêmes magasins. Trois magasins se trouvaient au même endroit dans les trois villes ; trois autres magasins ne se trouvaient que dans deux villes ; et chaque ville avait un magasin unique.

Les vidéos ont emmené les participants faire une promenade virtuelle du magasin du centre à chacun des autres magasins de chaque ville. Les participants ont ensuite été invités à mémoriser où se trouvait chaque magasin dans chaque ville, où se trouvaient les magasins les uns par rapport aux autres et combien de temps il fallait pour marcher entre certains magasins. Ils ont pu revoir les vidéos jusqu’à ce qu’ils aient l’impression d’avoir mémorisé les dispositions des trois villes.

Les participants ont ensuite été interrogés sur l’agencement des villes, par exemple quels magasins se trouvaient dans quelles villes et à quelle distance les magasins étaient les uns des autres. Cette tâche s’est avérée difficile, ont déclaré Zheng et Ekstrom, compte tenu de la similitude des villes.

Ceux qui ont obtenu au moins 80% à leur test ont regardé les vidéos et répondu aux questions à nouveau, mais cette fois à l’intérieur d’un scanner IRM à l’Institut BIO5 de l’UArizona, qui a pris des images du cerveau des participants, permettant aux chercheurs de suivre l’activité cérébrale pendant les tâches. .

Les modèles d’activité cérébrale observés par les chercheurs étaient souvent très similaires les uns aux autres, ont déclaré Zheng et Ekstrom, car les villes elles-mêmes étaient très similaires.

Mais lorsque les participants ont été interrogés sur les magasins qui sont apparus dans plus d’une ville, leur activité cérébrale était étonnamment différente – indiquant que le cerveau des participants traitait les mêmes magasins partagés entre les villes comme s’ils étaient encore plus différents que deux magasins qui l’étaient, en fait, complètement différent.

Les découvertes de Zheng et Ekstrom suggèrent que c’est ainsi que notre cerveau fait la distinction entre l’apprentissage de nouvelles informations sans utiliser la puissance cérébrale limitée pour réapprendre des processus ou des expériences similaires qui se produisent chaque jour.

À titre d’exemple, Ekstrom indique une visite dans un restaurant. Il y a de nombreux aspects du dîner au restaurant qui seront toujours les mêmes : être assis, commander de la nourriture et attendre le repas. Mais un dîner avec un partenaire romantique comporterait des différences clés par rapport à, disons, un dîner avec un collègue.

“C’est le défi pour le cerveau : beaucoup de choses dans notre vie quotidienne sont similaires, il n’y a donc aucune raison d’utiliser nos ressources limitées pour réapprendre des expériences très similaires”, a déclaré Ekstrom. “Mais en même temps, il y a des choses dans notre vie quotidienne que nous devons traiter comme différentes pour pouvoir apprendre.”

Plus de résultats, plus de questions

L’étude renforce également le soutien à une théorie sur l’endroit où le cerveau stocke des informations sur les similitudes entre deux environnements. L’étude montre que ces informations peuvent être conservées dans le cortex préfrontal, une section située près de l’avant du cerveau qui gère des fonctions complexes telles que la planification et la prise de décision.

Une autre théorie soutient que ces informations sont stockées dans l’hippocampe, la partie du cerveau qui joue un rôle important dans la mémoire et la navigation dans les espaces. Les humains ont deux hippocampes, chacun mesurant environ un centimètre de long, situés de chaque côté du cerveau près des oreilles.

Zheng et Ekstom prévoient d’appliquer leurs découvertes à davantage de questions sur les maladies neuronales telles que les accidents vasculaires cérébraux et la maladie d’Alzheimer.

Une pièce du laboratoire d’Ekstrom deviendra éventuellement un espace de réalité virtuelle où les chercheurs pourront créer un supermarché virtuel pour étudier comment les personnes âgées ou les personnes à risque d’Alzheimer naviguent et apprennent de nouveaux espaces. Les outils de vidéo et de réalité virtuelle sont utilisés depuis longtemps dans le laboratoire d’Ekström pour étudier la navigation spatiale et la mémoire.

Le travail s’appuie sur les méthodes utilisées par Zheng dans la recherche en neurosciences en Chine avant de rejoindre le laboratoire d’Ekström en 2019 pour étudier la cognition spatiale.

“Mon travail précédent se concentrait sur le ‘quoi'”, a déclaré Zheng. “Venir ici était une bonne occasion d’étudier le ‘quand’ et ‘où’.'”