Il nous arrive à tous de faire plusieurs choses en même temps. Répondre à un message en surveillant une casserole sur le feu, courir en écoutant un podcast ou avoir une conversation tout en travaillant sur l'ordinateur. Notre cerveau passe en permanence d'une information à une autre. Mais comment nos neurones gèrent-ils cette multiplication des tâches? Des neuroscientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont récemment apporté un début de réponse dans une étude publiée en août dans la revue Nature Neuroscience et relayée par The Debrief.

«Nous avons constaté que le cerveau utilise les mêmes populations de neurones pour effectuer le même calcul sur différents types d’informations, ce qui signifie qu’un même sous-ensemble de neurones peut contenir à la fois une action et un stimulus sensoriel dans la mémoire de travail», résume Yuma Osako, chercheur au MIT et auteur principal de cette nouvelle étude. L'organe cérébral est composé d'un nombre limité de neurones et peut pourtant gérer une quantité infinie de situations. Timothy Buschman, professeur au Princeton Neuroscience Institute, parle même de «Legos cognitifs».

Imaginez que vous construisez une maison avec ces petits objets: vous pouvez réutiliser les mêmes pièces pour fabriquer la tour Eiffel, une piscine ou un camion de pompier. Le cerveau fonctionnerait un peu de la même manière. Au lieu de construire un nouveau circuit neuronal pour une nouvelle tâche, notre matière grise réutilise les circuits existants et les combine de différentes manières.

Quelques neurones et une infinité de possibilités

Pour étudier ce mécanisme, les chercheurs ont entraîné des souris à écouter deux sons et à déterminer s'ils étaient identiques. Pendant que les animaux réalisaient cette tâche, leur activité cérébrale était enregistrée. L'expérience comportait plusieurs étapes. Les souris devaient d'abord mémoriser le premier son pendant quelques instants. Elles devaient ensuite prendre une décision et enfin élaborer un plan d'action.

Les résultats sont sans appel: dans le cortex pariétal, la zone du cerveau qui intègre les informations issues des sens, un groupe spécifique de neurones peut changer de rôle. Lors de la première étape, un certain circuit neuronal a contribué à mémoriser la tonalité. Ensuite, les mêmes neurones étaient impliqués dans l'élaboration d'un plan d'action.

Cette découverte étaye une théorie plus ancienne des neurosciences: la compositionnalité, soit l'idée que la cognition peut être construite en combinant et en réutilisant des composants neuronaux.

Ces résultats suggèrent que le cerveau s'apparente davantage à un système interconnecté qui réutilise en permanence les ressources neuronales existantes. D'autres recherches seront nécessaires pour mieux comprendre comment le cerveau peut représenter un nombre infini d'informations en utilisant des neurones qui, eux, ne sont pas illimités. Cette nouvelle étude apporte toutefois sa pierre à l'édifice.