1: Une introduction à la cognition

La cognition est largement définie comme les processus mentaux associés à des phénomènes tels que l’attention, la mémoire, le raisonnement et le langage. Les spécialistes des sciences cognitives utilisent une combinaison de techniques psychologiques et physiologiques pour comprendre les fondements biologiques de la cognition. Grâce à cette compréhension, les scientifiques espèrent développer de nouvelles façons de traiter les patients atteints de troubles cognitifs.

Cette vidéo présentera d’abord plusieurs attributs fonctionnels de la cognition. Ensuite, nous aborderons les questions clés sur le terrain, ainsi que les méthodes utilisées pour y répondre. Enfin, nous examinerons quelques études utilisant ces techniques.

Pour commencer, examinons certains des aspects individuels du phénomène cognitif complexe actuellement étudié par les scientifiques du comportement.

La perception est le processus cognitif qui consiste à recevoir, comprendre et donner un sens aux informations sensorielles par le cerveau. Au-delà de la simple entrée sensorielle, notre cerveau est capable de percevoir des traits complexes, tels que des objets, des motifs ou des visages. D’autre part, les illusions d’optique démontrent comment le traitement des informations sensorielles par le cerveau ne reflète pas toujours la réalité.

Alors que votre cerveau reçoit constamment des informations perceptuelles, l’attention est le phénomène cognitif qui permet de concentrer nos ressources perceptives. Cette capacité à être « sélectivement » consciente de certains stimuli tout en se déconnectant d’autres est connue sous le nom d’attention sélective. Le plus souvent, dans votre vie quotidienne, votre attention est divisée : pensez à conduire une voiture tout en parlant au téléphone.

Une attention concentrée peut entraîner une amélioration du stockage et une plus grande capacité à se souvenir des informations perçues. Ce processus est connu sous le nom de mémoire. En particulier, les expériences cognitives testent la mémoire de travail, ce qui implique des fonctions telles que le stockage d’informations à court terme, par exemple le numéro de téléphone d’une personne, puis le traitement de ces informations transitoires pour accomplir une tâche, comme contacter cette personne.

Une autre fonction cognitive que les scientifiques s’intéressent à l’étude est la compréhension et l’expression du langage. Il est intéressant de voir comment nous acquérons la capacité de comprendre ce que nous entendons et comment nous apprenons à parler, sans aucune formation formelle. Des études ont confirmé que deux régions du cerveau, l’aire de Broca et l’aire de Wernicke, sont impliquées dans la compréhension du langage et la production de la parole, et les scientifiques s’intéressent à révéler le mécanisme derrière les troubles du développement conduisant à des déficits du langage.

Enfin, nous aborderons la fonction exécutive, qui est un processus cognitif à multiples facettes. Ce phénomène englobe des tâches telles que le jugement, le raisonnement, la résolution de problèmes, la prise de décision et la planification. La fonction exécutive est essentielle à l’organisation et au comportement orienté vers un objectif, et sert de système de gestion pour de nombreux autres processus cognitifs.

En conclusion, les sciences cognitives sont un vaste domaine axé sur l’étude des nombreux processus mentaux qui régissent bon nombre de vos activités quotidiennes. Par conséquent, c’est l’un des domaines les plus actifs de la recherche en neurosciences comportementales.

Avec cette compréhension de base des composantes cognitives, examinons quelques questions clés dans le domaine.

À son niveau le plus fondamental, les neurosciences cognitives tentent de déterminer la relation fonctionnelle entre la neurobiologie et les processus cognitifs. Une façon d’étudier cela est d’examiner quelles zones du cerveau sont actives lors d’un test cognitif particulier. L’examen des bases neuronales pourrait aider à développer de nouvelles thérapies pour les patients atteints de handicaps cognitifs.

On pense que les capacités cognitives se développent au cours des premières étapes de la vie et finissent par se dégrader avec l’âge, et de nombreux chercheurs s’intéressent à l’étude de cette transition. Ces études portent notamment sur la façon dont les capacités cognitives sont acquises au fur et à mesure que le cerveau se développe de la petite enfance à l’âge adulte, ainsi que sur la corrélation entre la neurodégénérescence liée au vieillissement et le déclin cognitif.

Une autre question fondamentale est de savoir quels rôles jouent nos gènes et notre environnement dans la cognition. Les chercheurs qui s’intéressent à cette question visent à comprendre l’importance relative de la génétique et de l’environnement sur le développement cognitif. L’un des types d’études, appelées « études de jumeaux », consiste à observer des jumeaux identiques qui ont été élevés dans des environnements différents. En effectuant des tests cognitifs sur ces individus génétiquement identiques, les chercheurs peuvent étudier le rôle de l’environnement sur le fonctionnement du cerveau.

Après avoir passé en revue quelques questions clés dans le domaine, examinons quelques-unes des principales techniques utilisées par les neuroscientifiques cognitifs aujourd’hui.

L’imagerie cérébrale fonctionnelle est une technique de plus en plus courante. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ou IRMf, est une technique qui mesure les changements dans le flux sanguin en tant qu’indicateur de l’activité neuronale dans le cerveau, qui est spécifique aux processus cognitifs individuels. La tomographie par émission de positons, ou TEP, est une méthode similaire qui mesure l’absorption d’un traceur radioactif pour visualiser l’activité cérébrale. L’électroencéphalographie ou la magnétoencéphalographie, quant à elles, utilisent des capteurs placés sur le cuir chevelu pour mesurer directement les champs électriques ou magnétiques créés par l’activation neuronale. L’analyse de la lecture montre quelles zones du cerveau sont actives pendant des tâches cognitives spécifiques.

En plus des observations, les scientifiques tentent de moduler l’activité du cerveau de manière ciblée pour comprendre son fonctionnement. La stimulation magnétique transcrânienne, ou TMS, utilise l’induction électromagnétique pour activer ou supprimer l’activité neuronale. Cette technique peut être utilisée pour perturber des régions cérébrales spécifiques chez des sujets humains de manière non invasive, puis étudier son effet sur les capacités cognitives.

Un autre outil important que l’on trouve dans de nombreuses expériences cognitives est le suivi oculaire. Le suivi oculaire est utilisé pour évaluer les fonctions cognitives telles que l’attention, la perception visuelle et le traitement du langage. Les mesures de suivi oculaire peuvent donner un aperçu de la façon dont nous lisons, reconnaissons les visages ou nous attribuons sélectivement aux objets pendant la conduite.

Enfin, les méthodes psychologiques d’évaluation de fonctions cognitives spécifiques sont tout aussi essentielles. Un test psychologique classique s’appelle la tâche de Stroop, qui teste la capacité d’attention sélective en demandant au sujet d’identifier soit le nom de la couleur écrite, qui dans ce cas est rouge, soit la couleur dans laquelle elle est affichée, qui est le bleu. Une autre tâche, appelée tâche Go or No-Go, examine également le contrôle de l’attention et de la réponse en analysant le temps de réaction. Cette tâche nécessite une discrimination entre différents éléments, tels que « Ami » ou « Ennemi » dans un jeu vidéo.

Maintenant que vous avez examiné certaines des méthodes et des tâches actuelles, voyons comment elles sont appliquées par les scientifiques pour étudier la cognition.

Souvent, la visualisation de l’activité cérébrale par IRMf est combinée à des tests cognitifs pour localiser les fonctions dans des régions cérébrales particulières. Ici, les chercheurs demandent aux sujets d’effectuer un test de fonction exécutive appelé la tâche de tri dimensionnel des cartes à l’intérieur de la machine IRMf. Pour cette tâche, les participants doivent trier les cartes en fonction d’une caractéristique, telle que la forme, puis passer au tri en fonction d’une deuxième caractéristique, telle que la couleur. L’activité cérébrale mesurée peut éclairer l’identification des régions cérébrales qui jouent un rôle dans le fonctionnement exécutif.

Dans un autre exemple, les scientifiques utilisent la TMS pour stimuler une région spécifique du cerveau comme forme de thérapie chez les patients souffrant d’un trouble du langage appelé aphasie. Tout d’abord, les chercheurs ont déterminé la capacité linguistique de base d’un patient, puis l’identification du site optimal pour la stimulation. Après des séances de traitement répétées, les capacités linguistiques du patient ont été testées à nouveau.

Enfin, certains scientifiques se penchent sur l’impact de l’émotion sur la cognition. Ici, les chercheurs ont demandé aux sujets d’effectuer une tâche de mémoire de travail, qui consistait à leur montrer un mémo composé de trois visages, suivi d’un intervalle de temps pendant lequel des images émotionnelles étaient montrées comme un distracteur. Le souvenir des sujets des images faciales initiales a ensuite été évalué par IRMf.

Vous venez de regarder l’introduction de JoVE aux neurosciences cognitives. Cette vidéo couvrait divers aspects de la cognition, les questions centrales abordées dans le domaine, les principales méthodes utilisées par les chercheurs aujourd’hui et enfin les études actuelles utilisant différentes techniques. Comme toujours, merci d’avoir regardé !