Des chercheurs de Western University et de Queen’s University ont mis en lumière, par imagerie cérébrale, comment le cerveau humain contrôle l’utilisation d’outils de tous les jours comme des pinces en plastique.
Jody Culham, du Western’s Brain and Mind Institute et Jason Gallivan, qui a reçu un doctorat en neurosciences de Western et est maintenant au Queen’s Centre for Neuroscience Studies (CNS), étaient particulièrement intéressés à déterminer si les régions du cerveau impliquées dans la planification d’action avec la main seule seraient également impliquées dans la planification des actions avec un outil.
Leurs résultats, publiés dans la nouvelle revue scientifique eLife, montrent que si certaines régions du cerveau sont impliquées dans les deux cas, d’autres régions du cerveau sont impliquées différentiellement lorsque l’action planifiée n’utilise que la main ou lors de la planification de l’utilisation d’un outil. Fait intéressant, les aires cérébrales spécifiques aux outils ont été trouvés dans certaines des zones du cortex cérébral qui ont montré la plus grande expansion avec l’évolution, suggérant que la capacité hautement sophistiqué de l’homme à utiliser des outils pourrait avoir une origine neuronale.
«L’utilisation d’outils représente une caractéristique déterminante de la cognition et du comportement de haut niveau dans le règne animal, mais l’étude de la façon dont le cerveau – et le cerveau humain en particulier – prend en charge l’utilisation des outils reste un défi pour les neuroscientifiques. Ce travail est une avancée considérable dans notre compréhension. de la façon dont les actions liées à l’outil sont planifiées chez l’homme », explique Gallivan, premier auteur de l’article intitulé «Decoding the neural mechanisms of human tool use.»
Au cours de l’étude d’un an, les participants humains ont vu leur activité cérébrale scannée en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) alors qu’ils tendaient vers et saisissaient des objets en utilisant soit leur main ou une pince en plastique. Les pinces ont été conçues de façon à ce qu’elles s’ouvrent lorsque les participants les pinçaient, exigeant que les participants effectuent un ensemble de mouvements pour utiliser les pinces qui différait des mouvements nécessaire pour attraper les objets avec la main seule.
Les chercheurs ont découvert que quelques secondes avant le début de l’action, l’activité neuronale dans certaines régions du cerveau ne prédisaient que le type d’action à réaliser sur l’objet, indépendamment du fait que la main ou un outil seraient utilisés, malgré le fait que des mouvements différents seraient nécessaires) . Toutefois, d’autres régions du cerveau représentaient les actions de la main et de l’outil séparément. Plus précisément, certaines régions du cerveau ne prédisaient que les actions avec la main tandis que d’autres ne signalaient que les actions avec outil.
«Une des conceptions modernes les plus populaires de la façon dont le cerveau prend en charge l’utilisation de l’outil suggère que les outils, par l’expérience, peuvent s’incarner. L’idée est que les mécanismes du cerveau dédiées aux actions corporelles, et les actions de main en particulier, peuvent venir à intégrer des outils en leurs codes neuronaux », explique Culham, auteur principal du document. «Nos résultats montrent que, bien que certaines régions du cerveau peuvent en effet représenter un outil comme un prolongement de la main, ce ne sont pas toutes les zones du cerveau qui le font. Chez l’humain, des zones distinctes du cerveau peuvent avoir évolué pour permettre l’utilisation d’outils plus complexes.»
Ce travail a été financé par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC). Récipiendaire de trois prix cerveau en tête des IRSC, Gallivan est actuellement financé par une bourse postdoctorale Banting.
Source du texte et de l’image: Western University
Traduction: CAN-ACN
Article de recherche original:
Jason P Gallivan, D Adam McLean, Kenneth F Valyear, Jody C Culham. Decoding the neural mechanisms of human tool use [Internet]. eLife. 2013. Disponible ici: http://elife.elifesciences.org/content/2/e00425
