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Neurosciences

Pour les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv pas de différence entre le cerveau des hommes et des femmes

Une étude révolutionnaire menée sous la direction du Prof. Daphna Joel de l'Ecole de psychologie et de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, en collaboration avec le Département de neurobiologie de l'École de mathématiques, et de chercheurs de l'Institut Max Planck de Leipzig et de l'Université de Zurich, montre qu'il n'existe pas deux types distincts de cerveau et que le cerveau de chaque individu présente une mosaïque de caractéristiques "masculines" et "féminines" .

L'article a été publié le 30/11/15 dans la prestigieuse revue américaine PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

brain-fem580La question des différences entre les hommes et les femmes est vieille comme le monde. Avec le développement des neurosciences au cours de ces dernières décennies est apparue la question de savoir si ces distinctions se reflétaient également dans leurs cerveaux, et plus spécifiquement si les femmes ont un «cerveau féminin» et les hommes un «cerveau masculin» ?

«Nous avons cherché à déterminer s'il existe deux genres de cerveaux, féminin et masculin, comme il existe deux types distincts d'organes génitaux», explique le Prof. Joel. «Il y a sans aucun doute des différences entre les sexes, et des études ont même trouvé des disparités entre le cerveau des femmes celui des hommes, mais cela ne signifie pas que les individus ont un «cerveau féminin» ou un «cerveau masculin», comme ils ont des organes sexuels masculins ou féminins».

Une étude sur plus de 1400 cerveaux humains

Dans une première étape, les chercheurs ont examiné quatre bases de données rassemblant des examens IRM de plus de 1400 cerveaux humains au total. Dans chaque ensemble ils ont identifié une série de caractéristiques mesurables, telles que le volume de certaines zones, ou l'intensité des connexions entre différentes régions cérébrales, retenant les traits pour lesquels la différence entre les sexes était la plus marquée. Ils ont établi trois catégories: caractéristiques plus fortes chez les hommes (traits masculins), égales chez les deux, et plus fortes chez les femmes (traits féminins).

Daphna JoelIls ont ensuite examiné séparément chaque cerveau, et vérifié s'il comportait uniquement des "traits féminins" ou seulement des "traits masculins", ou s'il présentait au contraire une combinaison quelconque de caractéristiques des deux extrêmes et du centre. Les conclusions sont sans équivoque: 0 à 8 pour cent seulement des cerveaux examinés ne contenaient que des caractéristiques d'une seule extrémité. Tous les autres présentaient une «mosaïque» personnelle et spécifique combinant des caractéristiques des diverses catégoreies.

«C'est en fait la principale innovation de notre étude», explique le Prof. Joel. «Jusqu'à présent, un nombre estimable de recherches ont rapporté des différences entre les hommes et les femmes sur des zones ou des connexions spécifiques du cerveau. Notre étude est la première à passer du niveau de la région cérébrale isolée à celui du cerveau dans son ensemble, pour déterminer si on peut dire ou non que les cerveaux sont soit féminins soit masculins».

Dans la deuxième partie de l'étude, les chercheurs ont examiné des données psychologiques (telles que des traits de personnalité, des attitudes, ou des caractéristiques comportementales) de plus de 5500 personnes, à partir de 3 bases de données distinctes. Comme dans le cas des examens IRM, ils ont constaté des différences entre les femmes et les hommes pour certaines variables, mais n'ont trouvé quasiment aucun individu qui présente uniquement des traits féminins ou masculins.

«Toute personne, homme ou femme, possède un ensemble spécifique de traits masculins et féminins, et il en est de même pour son cerveau», conclut le Prof. Joel. «Jusqu'à présent, les scientifiques se sont contenté d'affirmer qu'il existe des différences statistiques entre les sexes. Nous avons montré que la présence de ces différences statistiques ne signifie pas qu'il existe deux types distincts de cerveaux. En d'autres termes, on rencontre des caractéristiques plus courantes chez les hommes et d'autres chez les femmes, mais contrairement au cas des organes sexuels, il n'existe pas de "cerveau féminin" et de "cerveau masculin"». 

 

Cet article a été publié sur Siliconwadi sous le titre: "Découverte israélienne: il n'existe pas de cerveau masculin"

Découverte de l'Université de Tel-Aviv sur les effets du manque de sommeil

Une étude dirigée par le Prof. Talma Hendler de l'Ecole de Psychologie et de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv montre qu'en cas de manque de sommeil le cerveau perd sa capacité de distinguer entre une situation quotidienne normale et un stimulus émotionnel, rendant nos réactions affectives disproportionnées.

SleepdeprivationL'étude a été publiée dans la revue The Journal of Neuroscience.

Le Prof. Talma Hendler s'intéresse aux mécanismes cérébraux à l'origine de la génération et la régulation de l'expérience émotionnelle humaine, et notamment à la manière dont le manque de sommeil altère nos émotions. "Nous savons que le sommeil affecte notre comportement émotionnel" dit-elle "mais nous ne savons pas comment. Nous avons donc cherché à déterminer les bases neurales de ces troubles et leur association avec les mécanismes de régulation du processus émotionnel, ou contrôle cognitif de l'émotion".

Désynchronisation des mécanismes de contrôle cérébraux

Avec son équipe de recherche de l'Université de Tel-Aviv, elle a réalisé une expérience sur 18 volontaires adultes, qui ont subis deux séries de tests d'attention, la première après une nuit blanche, soit une période de 24 heures de veille, et la seconde à la suite d'une nuit de sommeil complète. Dans l'un des tests, trois images ont été présentée aux participants sur un écran: la première possédant une charge émotionnelle positive (un chat ou un couple amoureux par exemple), la seconde une charge négative (comme un corps mutilé ou un serpent) et la troisième neutre (une vache ou une cuillère). Le test consistait à donner la direction de points jaunes se déplaçant sur ces images.

Résultats: bien reposés, les volontaires ont réagi rapidement et avec exactitude lorsque les points apparaissaient sur un fond d'image neutre. Après une nuit sans sommeil, leur performances ont été aussi mauvaises sur les images neutres que sur celles chargées émotionnellement.

TalmaHendler"Cela pouvait être tout simplement parce qu'une mauvaise nuit de sommeil altère le jugement, mais il était également possible que ce résultat suggère quelque chose de plus subtil, et qu'à la suite d'une privation de sommeil, même les images neutres provoquent tout à coup une réaction émotionnelle" dit le Prof. Hendler.

Pour vérifier cette dernière hypothèse, les chercheurs ont mené une expérience similaire grâce à une IRMf (Imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle), qui permet de visualiser l'activité des différentes zones du cerveau. L'IRMf a fait apparaitre qu'en cas de manque de sommeil, le noyau du cerveau associé aux émotions, l'amygdale, réagissait aux images neutres de la même façon qu'aux images émotionnelles. De plus, une autre zone du cerveau, le gyrus cingulaire, circonvolution cérébrale qui régule l'amygdale, se désynchronisait alors par rapport à elle, perdant sa capacité à contrôler nos réactions émotionnelles.

"Ensemble, ces deux expériences suggèrent que lorsque nous manquons de sommeil, nous avons tendance à attacher une attention particulière aux situations normales et quotidiennes" commente le Prof. Hendler. "Nous perdons le sens de la neutralité. La capacité du cerveau à distinguer ce qui est important est compromise. C'est comme si tout devenait important. Nous suggérons donc que la privation de sommeil altère la réactivité émotionnelle en abaissant le seuil d'activation des émotions, conduisant à une perte du sens de la neutralité émotionnelle, et à des réactions émotionnelles inadaptées au stimuli".

 

http://siliconwadi.fr/19327/recherche-les-effets-du-manque-de-sommeil-sur-les-emotions

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ sous le titre: "Recherche: les effets du manque de sommeil sur les émotions"

Nouvelle découverte de l’Université de Tel-Aviv sur l’activité du cerveau sur un Smartphone

Le Prof. Nathan Intrator de l’Ecole des Neurosciences et de l’Ecole d’Informatique de l’Université de Tel-Aviv a développé une application capable de signaler à tout moment un trouble de l’attention, une émotion ou un changement d‘humeur et de les afficher sur un écran de Smartphone. L’étude, qui a déjà fait l’objet d’applications pratiques, réalise un pas de plus dans la compréhension du fonctionnement du cerveau et de son activité dans diverses situations.

Neurosteer-1« Bien que la recherche sur le cerveau ait évolué, la compréhension du fonctionnement des neurones et des synapses (zone de contact entre le neurone et une autre cellule) n’a pas avancé depuis 70 ans. C’est pourquoi j’ai voulu changer d’approche et prendre en compte l’ensemble des phénomènes et pas seulement le détail » commente le Prof. Intrator.

La plupart des études réalisées sur le cerveau sont basées sur l'analyse de résultats obtenus grâce aux techniques d'imagerie par résonnance magnétique cérébrale (IRMf) ou par électroencéphalogrammes qui mesurent son activité électrique pendant l'exécution de diverses opérations. Mais, selon les scientifiques, ces dispositifs, qui ont représenté un bond en avant à l'époque, ne donnent qu’une image floue et incomplète de la complexité de l’activité cérébrale. C’est pourquoi le processus de décodage du cerveau humain prend de plus en plus la forme de la collecte d'une infinité de données, aboutissant à la création de bases de données géantes ou "Big Data", et à leur analyse au moyen d'outils et d'algorithmes mathématiques.

Deux électrodes et un Smarthphone

Au cours de l’année écoulée, le Prof. Intrator a créé, avec Lenny Ridel, un spécialiste de Big Data, la société Neurosteer, qui met en pratique ses recherches dans le domaine de l’informatique et des neurosciences et s’est donné pour mission la surveillance et l’interprétation de l’activité cervicale et neuronale sur une base continue.

NathanIntratorNeurosteer troque le fameux casque à électrodes utilisé en laboratoire pour mesurer l’activité électrique du cerveau par un simple ruban de tissu noir avec seulement deux électrodes hypersensibles, qui suivent l’activité cérébrale et la retransmettent à une application installée sur un smartphone. L’information brute est alors envoyée à un « nuage » informatique contenant une importante base de données, y est analysé et renvoyé à l’application. La quantité d’informations et son recoupement permet d’identifier avec une grande fiabilité les modèles d’activités du cerveau et ses caractéristiques exactes pendant l’examen.

Selon le Prof. Intrator, une surveillance permanente de l'activité cérébrale permet de distinguer et de diagnostiquer toute situation de changement dans le cerveau, de l'influence d'une tasse de café à l'identification des signes précurseurs de l'épilepsie. « Vous pouvez savoir à quel moment de la journée vous étiez le plus concentré, quelle nuit vous avez le mieux dormi, quel est le type de stimulus extérieur qui a le plus d’influence sur vous, par exemple quel style particulier de musique est le plus recommandé pour améliorer votre humeur etc. »

Les applications sont multiples, allant du domaine de l’éducation et des processus d’apprentissage à celui de la communication et des rapports sociaux, en passant par celui des jeux vidéo et informatique en constant développement.

NeurosteerSur le plan médical, le suivi continu de l’activité cérébral permettra pour le Prof. Intrator, d’ajuster les traitements avec précision aux phénomènes dont souffre le patient. « Si nous comparons par exemple avec le traitement du diabète, le développement des appareils permettant de suivre l’activité du pancréas de manière continue chez les patients a permis l’administration d’insuline en quantité adaptée au moment voulu, et a donc fait évoluer le traitement de cette maladie de manière drastique. Le cerveau est un organe plus complexe que le pancréas, mais si l’on prend en compte le fait que dix pour cent de la population souffre de migraines, ou qu’un enfant sur six souffre d’un trouble lié au fonctionnement du cerveau, de l’autisme au troubles de l’attention, en passant par de nombreuses autres maladies, il est clair que ces phénomènes ne sont pas suivi comme il serait souhaitable ».

« On rencontre trop de patients qui prennent plusieurs médicaments inutilement, ou des médicaments qui ne correspondent pas nécessairement à leur problème. Par exemple, il ya une grande différence entre le TDA (trouble du déficit de l'attention) et le TDAH (trouble du déficit de l'attention avec hyperactivité) ; certains médicaments aident et d'autres pas, et une mesure continue de l’activité pourrait permettre de  mieux ajuster le traitement médicamenteux pour chaque cas » explique-t-il.

 

http://siliconwadi.fr/19293/linvention-israelienne-qui-va-transformer-nos-vies

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ sous le tire: "L'invention israélienne qui va transformer nos vies"

Découverte révolutionnaire des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv sur les images de nos rêves

Une étude révolutionnaire menée sous la direction du Dr Yuval Nir du Département de Physiologie et Pharmacologie de la Faculté de Médecine, et de l'Ecole des Neurosciences de l'Université de Tel-Aviv, a réussi à prouver pour la première fois la relation intuitive entre les mouvements oculaires pendant le sommeil et l'activité cérébrale spécifique de représentation d'images et de souvenirs, les "films" que nous voyons en rêve. L'étude, réalisée en collaboration avec le Prof. Itzhak Fried, chirurgien du cerveau de renommée internationale de la Faculté de Médecine de l'UTA et du Centre médical de l'Université de UCLA à Los Angeles, directeur de l'unité de neurochirurgie fonctionnelle du Centre Médical de Tel-Aviv (Ichilov), représente une autre étape dans le déchiffrement du rôle des rêves dans nos activités cérébrales et cognitives.

sleep580 0Elle a été publiée hier au soir dans la revue Nature Communications.

Le sommeil paradoxal, sommeil de rêve ou en anglais Rapid Eye Movement Sleep (REM), stade de sommeil caractérisé par des rêves colorés et des mouvements oculaires rapides a été découvert dans les années 50 du vingtième siècle. Mais il aura fallu attendre 60 ans, pour que les scientifiques découvrent la connexion – en apparence intuitive - entre les mouvements oculaires pendant le rêve et l'activité des centres visuels et des zones de la mémoire dans le cerveau. C'est ce que sont parvenus à faire les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv, en enregistrant les mouvements oculaires de patients épileptiques avant opération chirurgicale pendant leur sommeil.

Pour réaliser cette étude révolutionnaire les chercheurs se sont appuyés sur une base de données unique en son genre, provenant d'opérations neurochirurgicales de patients souffrant d'épilepsie: «Parfois, lorsqu'un patient atteint d'épilepsie ne réagit pas aux médicaments, on essaie de trouver le centre qui génère les attaques dans son cerveau, et de le prélever chirurgicalement. Lors de la préparation à l'opération, on implante  des capteurs dans le cerveau des patients, de manière à surveiller leur activité cérébrale pendant environ 10 jours" explique le Dr Yuval Nir. "Ainsi se crée un précieux recueil de données impossibles à obtenir autrement, directement prises dans les profondeurs du cerveau humain. Nous avons utilisé ces données pour savoir ce qui se passe dans le cerveau pendant le "sommeil de rêve".

Chaque mouvement des yeux correspond à une nouvelle "diapositive" du rêve

A cette étude exceptionnelle ont participé bénévolement 19 patients épileptiques, tous sous les soins du Prof. Fried, au Département de neurochirurgie du Centre médical de UCLA. "Nous leur avons demandé la permission d'utiliser le processus médical qu'ils devaient de toute manière subir pour nous aider dans notre propre recherche scientifique, et ils ont tous accepté de bonne grâce », dit le Prof. Nir. "En conséquence, nous avons enregistré leur activité cérébrale pendant leur sommeil, et leur avons mis sur les yeux des autocollants retranscrivant les mouvements oculaires, de manière à vérifier leur conformité avec l'activité identifiée dans le cerveau".

YuvalnirEn outre, les chercheurs ont présenté aux participants des images de lieux et de personnes connus, comme la Tour Eiffel, des personnes célèbres ou des membres de leur famille, afin de repérer avec exactitude les cellules nerveuses qui entrent en action lorsque le cerveau reconnaît une image, et se souvient des associations qui l'accompagnent. Des études menées précédemment par le Prof. Fried ont révélé que, même lorsqu'une personne ferme les yeux et imagine, ces mêmes cellules enregistrent une activité à l'état de veille semblables à ce qui se passe dans le cerveau lorsque l'on observe des objets réels.

"Nous voulions voir ce qui se passait dans ces cellules, responsables de l'identification des images et du codage des concepts dans le cerveau, pendant le sommeil paradoxal", dit le Prof. Nir. "L'analyse des données que nous avons recueillies a révélé une adéquation fascinante entre les mouvements oculaires et l'activité du cerveau: chaque fois que des yeux bougent, de nombreux neurones liés à l'identification des images sont entrés en action environ 0,3 seconde plus tard. En outre, les caractéristiques et les indices de la mise en œuvre de l'activité cérébrale, par exemple l'ordre et les intervalles de temps entre les réveils, étaient exactement semblables à ceux que nous connaissons dans le cas de la visualisation d'images réelles ou imaginées. En fait, il semble que chaque mouvement des yeux corresponde au passage d'une nouvelle "diapositive" dans le rêve.

Ainsi, pour la première fois après plus de 60 années de spéculation et de tentatives,  le lien entre les mouvements rapides des yeux pendant le sommeil de rêve et  l'activité spécifique du cerveau de représentation d'images et de souvenirs a été scientifiquement prouvé.

Cette nouvelle étude est une autre étape dans le déchiffrement du rôle des rêves dans le sommeil et dans la vie en général: "Les études de ces dernières années ont prouvé que pendant le sommeil se produisent des processus cérébraux qui aident au recyclage et la réorganisation des souvenirs" dit le Prof. Nir "Dans notre laboratoire, nous étudions l'activité cérébrale des différents états de conscience : à l'état de veille, sous anesthésie générale, en cas de perte de conscience, en temps de fatigue, et bien sûr pendant le sommeil. En plus d'autres méthodes de recherche, nous utilisons les données rarissimes provenant des profondeurs du cerveau humain grâce à l'aide du Prof. Fried et de ses patients ".

Ont également participé à l'étude Thomas Andrion à Paris, ainsi que le Dr Giulio Tononi et le Dr Chiara Searle de l'Université du Wisconsin à Madison.  

 

http://siliconwadi.fr/19187/israel-decouverte-surprenante-sur-les-images-de-nos-reves

CEt article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ sous le titre: "Israel : découverte surpreante sur les images de nos rêves"

Des chercheurs ont réussi à isoler l'intention dans le cerveau

YeshurunEn appuyant sur le bouton de l’ordinateur, vouliez-vous l’allumer ou l’éteindre ? Les chercheurs de l’Université de Tel-Aviv ont réussi à isoler les circuits cérébraux qui contrôlent l’intention de ceux  qui engendrent l’action elle-même. Dans le cadre d’un projet du Département des Neurosciences de l’UTA, financé par le Centre israélien pour l’Excellence de la recherche (ICORE), le Dr. Roy Mukamel et son doctorant Roy Gilron du Département de psychologie, et le Prof. Yehezkel Yeshurun et son doctorant Ariel Krasovsky du Département d’informatique, ont montré que notre cerveau sait différencier le résultat d’une action de sa réalisation motrice. L’étude, publiée dans la revue Journal of Neuroscience, constitue un nouveau pas dans la connaissance du fonctionnement du cerveau humain, et pourra avoir des implications pratiques pour l’amélioration des interfaces homme-machine.

 « Lorsque vous appuyez sur un bouton pour allumer ou éteindre l’ordinateur, l’action motrice est identique,  mais plus profondément, l’intention est totalement inverse », relève le Dr. Mukamel. Pour les besoins de l’expérience, dix participants ont été introduits, munis d’une tablette tactile, dans un dispositif d’IRMf (imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle, permettant de visualiser l’activité cérébrale), et ont du exécuter différentes tâches au moyen d’un stylet, en fonction d’une icône qui apparaissait sur l’écran : lorsqu’apparaissait l’image d’une princesse, ils devaient la déplacer horizontalement à droite et à gauche, en réalisant deux actions motrices distinctes. Lorsqu’apparaissait celle d’un troll, ils devaient la faire bouger verticalement vers le haut et vers le bas, également au moyen de deux mouvements distincts, le tout dans un intervalle de temps fixé à l’avance.

 

L'intention et l'action font fonctionner deux réseaux de neurones distincts dans le cerveau

Grâce à une analyse mathématique du modèle d'activité cérébrale des sujets, les chercheurs sont parvenu à isoler les réseaux neuronaux représentant l'intention de déplacer le stylet dans une direction particulière de ceux traduisant l'action elle-même. Les résultats obtenus ont mis en évidence des modèles répétitifs d’action cérébrale restant ‘fidèles’ à l’intention et à l’essence même de la tâche, indépendamment du mouvement exigé pour la réaliser. Ces modèles ne se sont transformés que lorsque la définition de la tâche elle-même (déplacement de la princesse ou du troll) a changé, mais pas en fonction des différents mouvements exigés pour la réaliser.  « Nous avons pu isoler l’intention de la manière dont on la met en œuvre. Nous avons découvert  que nous pouvions distinguer entre les diverses intentions. Même lorsque le mouvement physique est identique, l’intention qui est derrière est différente et cela trouve son expression dans les réseaux nerveux » commente le Dr. Moukamel. Selon lui, les résultats de l’étude témoignent du fait que l’intention et l’action font fonctionner deux réseaux de neurones distincts dans le cerveau. « Notre hypothèse s’avère vérifiée » dit-il «nous avons montré qu’il existe bien deux réseaux nerveux séparés dans le cerveau, l’un qui codent l’information relative au but de l’action et l’autre celles des paramètres qui conduisent au mouvement ». 

L'expérience en elle-même peut paraître simple, mais la partie essentielle de l'étude réside dans le traitement et l'analyse des données qui en découlent. « Nos observations portent sur des modèles d’activité de l’ensemble du réseau neuronal du cerveau et non sur un point ou une zone cérébrale isolés. Nous devions donc analyser d’un seul coup plusieurs points anatomiques dans différents circuits pour trouver un modèle répétitif. C’est pourquoi nous avons eu besoin d’avoir recours à des algorithmes sophistiqués qui puissent retrouver des modèles d’activité,  et c’est là qu’est intervenu l’informatique».

 

Améliorer les interfaces homme-machine

« Il y a un autre point intéressant » ajoute le doctorant Roy Gilron, « nous nous rendons compte de plus en plus qu’il existe dans notre cerveau des sous-systèmes indépendants qui possèdent des fonctions diverses. Notre expérience sensorielle est totalement continue, nous avons l’impression qu’il n’y a pas d’écart entre notre intention d’agir et la manière dont nous le faisons ; mais nous avons montré qu’il peut exister une dissociation. Certains syndromes cliniques sont particulièrement intéressants à cet égard, comme par exemple le ‘syndrome de la main étrangère’ chez les patients qui présentent une lésion du lobe pariétal, provoquant des mouvements incontrôlables de la main qui semble dirigée par une volonté externe.

Il ne s’agit bien sûr pas de prédire ou de rechercher les intentions cachées des individus. L’étude est limitée à l’intention motrice, et c’est dans ce domaine qu’il faut en rechercher les applications. « Si nous parvenons à séparer la volonté de l’action en isolant les réseaux nerveux concernés, nous pourrons dans l’avenir utiliser ces signaux pour traduire l’intention de l’utilisateur, par exemple dans le cas d’un paralysé relié à une machine qui effectuera une action à sa place. Les interfaces homme-machine, conçues pour assister, améliorer ou réparer des fonctions humaines défaillantes, dépendent en fait de cette distinction. C’est là l’avenir de notre recherche ».

 

http://siliconwadi.fr/16656/des-chercheurs-ont-reussi-a-isoler-lintention-dans-le-cerveau

Cet article a été publié sur http://siliconwadi.fr/ le 16.01.2015