Différences entre les versions de « Neurosciences/Le codage neuronal »

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Les chapitres précédents ont été très instructifs. Ils nous ont appris comment les neurones communiquent entre eux, comment ils se connectent, comment ils échangent des signaux nerveux. Nous avons même vu comment les réseaux neuronaux et les synapses s'adaptent et se remodèlent. Nous savons comment l'influx nerveux est créé et se propage. Mais nous avons oublié de parler de quelque chose d’extrêmement important : comment une information est codée dans un réseau neuronal ? Par exemple, prenons le cas d'un souvenir ou d'une connaissance quelconque, que nous avons appris et qui est stocké dans notre mémoire. Nul doute que cette information est quelque part dans notre cerveau, mais où ?
 
Nul doute que cette information est quelque part dans notre cerveau, mais où ? Un autre problème, relié au précédent, est celui du codage de l'information dans l'influx nerveux. Par exemple, imaginons que je ressente une forte douleur. Les neurones qui captent la douleur vont alors activer et envoyer un train de potentiel d'action au cerveau pour prévenir celui-ci qu'ils ont perçu un stimulus douloureux. Mais comment la douleur est codée par le train de potentiels d'action ? Comment retrouver la localisation de la douleur et son intensité à partir du train de potentiel d'action ? Ces questions sont des défis pour les scientifiques et le problème n'est pas encore résolu. Mais les chercheurs ont cependant quelques pistes assez intéressantes, que nous allons voir dans ce chapitre.
Par exemple, prenons le cas d'un souvenir ou d'une connaissance quelconque, que nous avons appris et qui est stocké dans notre mémoire.
Nul doute que cette information est quelque part dans notre cerveau, mais où ? Un autre problème, relié au précédent, est celui du codage de l'information dans l'influx nerveux. Par exemple, imaginons que je ressente une forte douleur. Les neurones qui captent la douleur vont alors activer et envoyer un train de potentiel d'action au cerveau pour prévenir celui-ci qu'ils ont perçu un stimulus douloureux. Mais comment la douleur est codée par le train de potentiels d'action ? Comment retrouver la localisation de la douleur et son intensité à partir du train de potentiel d'action ? Ces questions sont des défis pour les scientifiques et le problème n'est pas encore résolu. Mais les chercheurs ont cependant quelques pistes assez intéressantes, que nous allons voir dans ce chapitre.
 
==Le codage temporel de l'information dans l'influx nerveux==
 
Nous avons vu dans les chapitres précédents que tous les potentiels d'action sont identiques, dans le sens où ils ont la même forme et ont toujours la même amplitude. On dit que les potentiels d'action sont générés en tout ou rien. En conséquence, l'amplitude du potentiel d'action n'a aucun impact dans le transfert d'informations entre neurones. Par exemple, si je prends un stimulus douloureux, l'intensité de la douleur n'est PAS codée par l'amplitude du potentiel d'action. Ce serait très simple, mais ce n'est pas comme cela que ça marche. Le codage de l'information est donc effectué par d'autres paramètres, indépendants de la forme du potentiel d'action.
 
Dans ce qui suit, nous allons appeler '''codage neuronal''' une méthode qu'utilise le système nerveux pour traduire/représenter une information dans une suite de potentiels d'action (on dit aussi un train de potentiel d'action). Pour donner un exemple,n prenons un neurone de la rétine et supposons que celui-ci émet un train de potentiels d'action quand on l'éclaire. Le train de potentiel d'action ne sera pas le même suivant l'intensité de la lumière, sa couleur, ou tout autre paramètre du stimulus. Par exemple, le neurone peut ne réagir qu'à la lumière bleue, mais pas à la lumière rouge. De même, il est possible que l'intensité de la lumière change la train de potentiels d'action. Ils peuvent être d'autant plus rapprochés que la lumière est intense, par exemple. Et la même chose a lieu pour tous les neurones sensoriels. Une suite de potentiel d'action émis par un neurone correspond souvent à une information précise, notamment dans le système nerveux sensoriel.
 
Les chercheurs ont envisagé de nombreuses possibilités et il est improbable que le cerveau n'utilise qu'un seule codage. Le consensus actuel est qu'il existe plusieurs codages distincts, qui sont utilisés à des endroits différents du système nerveux. Par exemple, prenons le cas de la vision. Entre le moment où la rétine a captée de la lumière et le moment où nous prenons conscience de ce qui est vu, l'information visuelle a transité par un grand nombre d'aires cérébrales et de voies nerveuses. Elle est partie de la rétine pour traverser le nerf optique, faire un relai dans le thalamus, puis dans le cortex visuel (lui-même découpé en un grand nombre de couches distinctes et faisant chacune un traitement différent). Il n'est clairement pas impossible que chaque étape utilise son propre codage.
 
==Le codage temporel de l'information dans l'influx nerveux==
 
Un neurone a une tendance naturelle à réagir à un stimulus, si celui-ci est assez puissant. Dans cette section, nous allons voir comment un neurone répond quand on le soumet à un stimulus quelconque. Le stimulus en question peut être une impulsion unique sur sa membrane, un potentiel post-synaptique unique ou une rafale de potentiels d'action. Dans le cas des neurones sensoriels, le stimulus correspond à une sensation à laquelle réagit le neurone. Par exemple, ce peut être une lumière vive, un son soudain plus ou moins fort, etc. Un neurone de la rétine réagira à un type de lumière bien précise (suffisamment forte, d'une certaine couleur, par exemple), un neurone auditif à une fréquence sonore bien précise, etc. Pour ce qui est des signaux sensoriels, le codage doit permettre de représenter plusieurs d'informations : la durée du stimulus, sa variabilité/constance, son intensité, sa localisation et sa qualité (est-ce une douleur vive, une lumière bleue, un bruit sec, ..). Évidemment, si le stimulus est assez fort, le neurone va réagir en émettant un ou plusieurs potentiels d'action (plusieurs si le stimulus est assez long). Et en analysant le train de potentiels d'action, on peut en déduire diverses informations sur le stimulus utilisé.
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