Comment le cerveau maîtrise-t-il inconsciemment les compétences automatisées?

Une nouvelle étude relie l’apprentissage implicite et les régions latérales du cervelet.

Cerveau humain vu de dessous, montrant le cervelet (latin pour “petit cerveau”) et le tronc cérébral.

Source: Wikipedia / domaine public

Des régions spécifiques du cervelet sont essentielles à la mémoire implicite et jouent un rôle important dans l’acquisition de compétences automatisées que quelqu’un peut accomplir sans conscience ou sans «trop penser» le processus, selon un nombre croissant de preuves. Par exemple, une étude récente intitulée «Déficit d’apprentissage implicite chez les enfants atteints de dystrophie musculaire de Duchenne: preuves d’un déficit cognitif cérébelleux?» A identifié un lien entre la mémoire procédurale (implicite), le cervelet réseaux cérébelleux. Ces résultats ont été publiés le 16 janvier 2018 dans la revue PLoS ONE .

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Pour en savoir plus sur la différence entre la mémoire déclarative (explicite) et la mémoire procédurale (implicite), voir: “Le langage utilise les anciens circuits cérébraux prédateurs des humains” et “La neuroscience mystérieuse de l’apprentissage des compétences automatiques”. utilise une mémoire procédurale implicite sans connaissance explicite de l’emplacement des touches sur le clavier: En tant qu’athlète, j’ai été fasciné par le rôle que joue le cervelet dans la performance sportive et la mémoire implicite depuis que je suis jeune joueur de tennis. Mon défunt père, Richard Bergland, MD, était neuroscientifique, neurochirurgien et auteur de The Fabric of Mind (Viking). Il était aussi mon entraîneur de tennis. Les grands-parents norvégiens de mon père étaient des immigrants venus en Amérique sans aucune compétence fondée sur le mérite. Ses parents étaient pauvres et ne pouvaient pas payer leurs études. Dans les années 1930, à l’époque de la coupe de poussière et de la Grande Dépression, mes grands-parents missionnaires se sont rendus du Minnesota aux badlands du Montana, où mon père est né.

Dans le cadre de son rêve américain, mon père a obtenu une bourse d’études pour ses études sportives. Papa a crédité la mémoire implicite qu’il a frappée dans son cervelet en frappant religieusement une balle de tennis contre un panneau en utilisant une raquette ratée, avec ses prouesses sportives. À l’adolescence, “Dick” Bergland est devenu le champion du tennis de l’État du Montana. Au collège, il jouait au tennis et au squash universitaires. Les sports de raquette ont été son billet de sortie de la pauvreté et à la Cornell Medical School de New York, où je suis né. En regardant en arrière dans sa carrière, mon père disait: « Sur ce point, je suis absolument certain que devenir neurochirurgien était une conséquence directe de mon œil pour la balle .

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Richard M. Bergland, MD a reconnu sa maîtrise des techniques de tennis automatisé avec des fonctions du cervelet. En tant que neurochirurgien, il croyait fermement que les opérations cérébrales reposaient beaucoup plus sur la mémoire implicite / procédurale que la mémoire explicite / déclarative qu’il avait acquise dans la bibliothèque.

Source: Gracieuseté de Kay Bergland

En tant qu’entraîneur de tennis basé sur les neurosciences, mon père me disait constamment: «À chaque coup, pense à marteler et à forger une mémoire musculaire implicite dans les cellules de Purkinje de ton cervelet. “Il pensait que la clé pour éviter ce que la légende du tennis Arthur Ashe appelait” la paralysie par analyse “était de rendre son jeu de tennis plus automatisé / cérébelleux et moins intellectuel / cérébral. ( Cerebellar est le mot soeur cérébral et signifie «se rapportant ou se trouvant dans le cervelet».)

“Nous ne savons pas exactement ce que fait le cervelet. Mais quoi que ce soit, ça en fait beaucoup. – Richard Bergland, MD (neurochirurgien et neuroscientifique du XXe siècle)

Une grande partie de ce que nous savons sur le fonctionnement du cervelet humain repose sur l’observation de la structure ou du dysfonctionnement cérébelleux atypique causé par une blessure ou une maladie et la documentation subséquente des changements d’apprentissage et de comportement.

Sur la base de son observation de patients atteints de lésions cérébelleuses et d’autres preuves du cervelet disponibles à la fin du 20ème siècle, mon père a compris que l’apprentissage automatisé et la mémoire implicite étaient liés à la structure et à la fonction cérébelleuses. Cela dit, avant les récents progrès technologiques du 21ème siècle, il était impossible de prouver ses hypothèses sur le cervelet dans un laboratoire. Par conséquent, il dirait spéculativement: « Nous ne savons pas exactement ce que fait le cervelet. Mais quoi que ce soit, ça en fait beaucoup . ”

Heureusement, avant sa mort en 2007, j’ai pu collaborer avec mon père lors de la rédaction du manuscrit de mon premier livre, The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press). Durant cette période, nous avons parlé tous les jours. Et, j’ai choisi son cerveau pour en apprendre autant que possible sur la façon dont l’esprit, le corps et le cerveau fonctionnent à l’unisson grâce à l’acquisition de connaissances explicites sur les neurosciences.

À l’époque, mon père ne pouvait pas publier ses idées visionnaires sur le cervelet dans des revues à comité de lecture. Donc, après avoir battu un record du monde Guinness et obtenu un contrat, j’étais déterminé à utiliser ma plate-forme en tant qu’athlète et auteur pour publier ses idées radicales sur le cervelet. Parce que mes écrits étaient destinés à un public grand public, nous avons été en mesure de contourner les gardiens des universités en ivoire et de faire progresser des idées novatrices et novatrices qui remettaient en cause le statu quo.

Ce diagramme illustre les premières incarnations du «modèle de cerveau divisé de Bergland» et élucide divers rôles hypothétiques que le cerveau et le cervelet pourraient jouer dans les systèmes cérébraux dynamiques du cerveau et du cortex cérébral. (Extrait de la p. 81 du livre de l’athlète: la sueur et la biologie du bonheur)

Source: Photo et illustration de Christopher Bergland (Circa 2007)

Ensemble, mon père et moi avons créé un modèle à cerveau divisé que nous avons appelé «cerveau en duvet». Il s’agissait d’une réponse directe et convaincante au modèle infâme «cerveau gauche cerveau droit». Une partie de notre motivation pour faire évoluer la conversation vers une interaction «de haut en bas» entre le cerveau et le cervelet était que mon père avait été mêlé à la controverse entourant «cerveau gauche cerveau droit» lorsqu’il était chef de la neurochirurgie à Harvard Medical. Hôpital Beth Israel de l’école. (Par exemple, il a été expert médical pour un livre à succès intitulé Dessin sur le côté droit du cerveau .)

Plus tard dans la vie, la pensée de mon père a évolué pour croire que la relation entre les deux hémisphères du cerveau (latin pour «cerveau») et les deux hémisphères du cervelet (latin pour «petit cerveau») devrait être incluse dans la recherche interaction entre les hémisphères gauche et droit du cortex cérébral.

Il y a une mise en garde importante: de toute évidence, le cerveau entier fonctionne de concert dans son ensemble et généraliser de manière excessive la structure cérébrale et la connectivité fonctionnelle basée sur des modèles à cerveau divisé peut être trop simpliste. Cela étant dit, revenons aux détails concrets de l’étude de janvier 2018 susmentionnée, dirigée par Stefano Vicari du Département des neurosciences et de la neuroréhabilitation à Ospedale Pediatrico Bambino Gesù à Rome, en Italie.

Pour cette étude, Vicari et al. se sont concentrés sur les personnes affectées par la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) sans déficience intellectuelle et les ont comparées à une cohorte d’enfants d’âge moyen en développement (TD) en phase de développement. Les chercheurs ont utilisé une version modifiée de la tâche de temps de réaction en série (SRTT) conçue pour mesurer les capacités d’apprentissage implicites de séquences.

Comme l’expliquent les auteurs, “Dans cette étude, le SRTT a été administré à un groupe d’enfants DMD sans déficience intellectuelle et à des témoins TD afin d’étudier leur apprentissage implicite et, par conséquent, leur fonction de réseau cérébro-cérébelleux. Plus spécifiquement, nous avons voulu établir si le SRTT pouvait détecter des signes de difficultés d’apprentissage implicites chez un groupe d’enfants atteints de DMD sans déficience intellectuelle, et s’ils étaient liés au site de mutation. Le SRTT est capable d’analyser l’apprentissage séquentiel implicite et de démontrer le rôle du cervelet et de ses circuits en tant que structure clé pour cette fonction. ”

Les chercheurs ont administré ces tests à 32 enfants de Duchenne et à 37 témoins d’âge chronologique comparable. Notamment, le groupe de Duchenne a montré un taux réduit d’apprentissage implicite, même en l’absence de déficience intellectuelle globale.

Comme l’écrivent les auteurs: “L’apprentissage implicite et procédural, observé chez les adultes présentant des lésions cérébelleuses, affectant les régions latérales du cervelet, présente une déficience spécifique. Le rôle du cervelet dans les déficits de l’apprentissage implicite et de l’apprentissage procédural a également été observé chez les enfants atteints d’une maladie neurologique acquise et d’une dyslexie développementale ou d’une déficience intellectuelle. Le cervelet semble jouer un rôle important dans la détection et la reconnaissance des séquences d’événements et dans l’acquisition et l’automatisation de nouvelles procédures cognitives. ”

Stefano Vicari et ses collaborateurs résument leurs conclusions: “En conclusion, notre étude a mis en évidence un déficit d’apprentissage implicite dans un échantillon de garçons atteints de DMD sans déficience intellectuelle. Sur la base de nos connaissances, ce déficit peut être interprété comme l’expression d’un dysfonctionnement du cervelet et, plus spécifiquement, des régions latérales du cervelet et de ses connexions de réseaux. ”

Les références

Stefano Vicari, Giorgia Piccini, Eugène Mercuri, Roberta Battini, Daniela Chieffo, Sara Bulgheroni, Chiara Pecini, Simona Lucibello, Sara Lenzi, Federica Moriconi, Marika Pane, Adèle D’Amico, Guja Astrea, Giovanni Baranello, Daria Riva, Giovanni Cioni, Paolo Alfieri. “Déficit d’apprentissage implicite chez les enfants atteints de dystrophie musculaire de Duchenne: preuves d’une déficience cognitive cérébelleuse?” PLoS ONE (Publié: 16 janvier 2018) DOI: 10.1371 / journal.pone.0191164

Ulrike Schara, Melanie Busse, Dagmar Timmann et Marcus Gerwig. “L’apprentissage associatif dépendant du cervelet est préservé dans la dystrophie musculaire de Duchenne: une étude utilisant le conditionnement retard de l’œil”. PLoS ONE (Publié le 14 mai 2015) DOI: 10.1371 / journal.pone.0126528

Kristy M. Snyder, Yuki Ashitaka, Hiroyuki Shimada, Jana E. Ulrich, Gordon D. Logan. “Ce que les dactylographes qualifiés ne savent pas sur le clavier QWERTY.” Attention, Perception et Psychophysics (2014) DOI: 10.3758 / s13414-013-0548-4