Imagerie et cognition (4) - Retrouver le contenu de la conscience dans le « bruit » de la neuro-imagerie

Abstract

L’étude de la modulation de l’activité neuronale induite par un stimulus, une tâche, etc. est une approche classique dans les neurosciences. Cette approche, ancrée dans une culture behavioriste, s’est avérée être une source d’informations, mais dans certaines limites. Notre article démontre que cette approche néglige notamment des aspects de l’activité neuronale qui peuvent aussi apporter des informations importantes sur le fonctionnement du cerveau. Les plus importantes contributions des dernières années aux progrès des neurosciences cognitives utilisent d’autres approches qui exploitent une variabilité spatiale ou temporelle que les analyses standard considèrent comme du bruit et n’expliquent pas. La variabilité spatiale des réponses évoquées permet de décoder par analyses multivariées des représentations sensorielles et cognitives. La variabilité temporelle de l’activité neurale spontanée influence la perception d’un stimulus consécutif et la réponse neurale associée, ce qui souligne l’importance fonctionnelle de l’activité spontanée du cerveau dans la cognition. Nous évoquons ces deux types d’approches sur la base d’expériences en neuro-imagerie fonctionnelle, mais les conclusions peuvent être généralisées à d’autres techniques appliquées aux neurosciences.

A classical approach in the neurosciences is to study neural activity modulations induced by a stimulus, a task, etc. This approach is anchored in a behaviourist culture and has proven informative within certain limits. The present paper shows that this approach nonetheless neglects aspects of neural activity that can also contribute important information about brain function. Over the last years, the contributions with the strongest impact on progress in cognitive neuroscience have used other approaches that exploit a spatial or temporal variability of neural activity that standard analyses consider as noise and hence do not take into account. By applying multi-variate analyses, spatial variability of evoked responses has permitted decoding sensory and cognitive representations in the brain. Temporal variability of ongoing neural activity influences how stimuli are perceived trial by trial as well as the associated evoked responses which points out the importance of spontaneous brain activity for cognition. We describe these two kind of approaches based on experiments using functional neuroimaging but the conclusions generalize to other techniques applied in the neurosciences.