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A mouse hears a tone, waits, hears another, and must decide whether the two match. During that short sequence, researchers found that a group of neurons in the prefrontal cortex could switch what it was holding in working memory: first the sensory memory of the tone, then the animal’s plan for action.
Une souris entend un son, attend, en entend un autre, puis doit déterminer si les deux correspondent. Au cours de cette brève séquence, des chercheurs ont découvert qu’un groupe de neurones du cortex préfrontal pouvait changer ce qu’il conservait en mémoire de travail : d’abord le souvenir sensoriel du son, puis le plan d’action de l’animal.
The team, led by MIT postdoctoral researcher Yuma Osako with senior authors Mriganka Sur of MIT and Timothy Buschman of Princeton, recorded electrical activity from thousands of neurons while the mice performed the task. Computational analyses separated the periods when the animals remembered the first sound from the period when they prepared their response.
L’équipe, dirigée par Yuma Osako, chercheur postdoctoral au MIT, avec pour auteurs principaux Mriganka Sur, du MIT, et Timothy Buschman, de Princeton, a enregistré l’activité électrique de milliers de neurones pendant que les souris effectuaient la tâche. Des analyses computationnelles ont séparé les périodes durant lesquelles les animaux se souvenaient du premier son de celle où ils préparaient leur réponse.
The contrast between brain regions was telling. In the parietal cortex, neurons appeared to store only the tone memory. In the prefrontal cortex, the researchers identified a cluster that could be repurposed for both kinds of information. The finding is the first evidence, according to the researchers, for these flexible modules in the mouse brain.
Le contraste entre les régions cérébrales était révélateur. Dans le cortex pariétal, les neurones semblaient stocker uniquement le souvenir du son. Dans le cortex préfrontal, les chercheurs ont identifié un groupe pouvant être réaffecté au stockage de ces deux types d’informations. Selon les chercheurs, cette découverte constitue la première preuve de l’existence de ces modules flexibles dans le cerveau de la souris.
The mechanism gives substance to an old idea in neuroscience: that cognition may be built from reusable components, much like “cognitive Legos.” Instead of constructing an entirely new circuit whenever an animal learns a new task, the brain could place different information into the same computational structure and combine it with other modules.
Ce mécanisme donne corps à une vieille idée des neurosciences : la cognition pourrait être composée d’éléments réutilisables, un peu comme des « Legos cognitifs ». Au lieu de construire un circuit entièrement nouveau chaque fois qu’un animal apprend une nouvelle tâche, le cerveau pourrait placer différentes informations dans la même structure computationnelle et la combiner avec d’autres modules.
So what changes, concretely? The result points to one way the brain can manage many forms of information with a limited number of neurons—holding a sound in mind in one moment and a movement plan in the next. It is still a laboratory result in mice, not a demonstration of human cognition. The researchers now plan to inhibit the modules during different stages of the task to see whether the animals’ behavior is affected.
Qu’est-ce qui change, concrètement ? Le résultat montre comment le cerveau peut gérer de nombreuses formes d’information avec un nombre limité de neurones — garder un son à l’esprit à un moment, puis un plan de mouvement l’instant suivant. Il s’agit toujours d’un résultat de laboratoire obtenu chez des souris, et non d’une démonstration concernant la cognition humaine. Les chercheurs prévoient maintenant d’inhiber les modules à différentes étapes de la tâche afin de voir si le comportement des animaux s’en trouve affecté.