Pourquoi le cerveau devient-il plus efficace pendant l’adolescence ?

L’adolescence… Nous sommes tous passés par cette période caractérisée par de profonds changements physiques, émotionnels et cognitifs … et durant laquelle nous bénéficions d’un grand potentiel de neuroplasticité. Pour élucider davantage le développement du cerveau pendant cette période, des chercheurs de l’Université d’Oslo (Norvège) ont étudié les données d’imagerie cérébrale fonctionnelle (IRMf) provenant de plus de 700 personnes. Découvrez les changements qui s’opèrent dans le cerveau d’un adolescent.

Pour caractériser les différences liées à l’âge dans la connectivité fonctionnelle dans le cerveau de l’adolescent, les chercheurs norvégiens ont étudié des données IRMf enregistrées pendant un état de repos et pendant une tâche cognitive ciblée sur la mémoire de travail. Ces données sont en fait issues d’une précédente étude à grande échelle réalisée en 2014 par Sattherwaite et ses collègues sur des enfants et adolescents de Philadelphie. 754 individus âgés de 8 à 22 ans (405 hommes, moyenne d’âge = 15 ans) composent cette cohorte. A partir de celle-ci et sur la base de modèles antérieurs de développement du cerveau des adolescents, Knut Kolskår, Lars Westlye et ses collègues ont voulu vérifier ces trois hypothèses :

1) Durant cette période, il y aurait une plus grande centralisation des réseaux exécutifs (tels que les réseaux frontopariétal ou cingulo-operculaire) et une diminution de la centralité des réseaux du mode par défaut. Celui-ci désigne un réseau constitué des régions cérébrales qui s’activent spontanément lorsque nous ne sommes pas engagé dans une activité cognitive orientée vers un but précis, c’est-à-dire, lorsque notre cerveau est au repos, mais actif.

2) Ces changements de centralité seraient associés aux performances en mémoire de travail.

3) La centralité des nœuds clés montreraient une maturation prolongée au cours de la période d’âge étudiée (8 à 22 ans).

La tâche cognitive que les participants ont dû réaliser s’appelle le « N-back ». Celle-ci comprend trois niveau de charge en mémoire de travail. Au premier niveau, les sujets devaient appuyer sur un bouton à chaque fois qu’une cible fractale (forme visuelle, telle une courbe ou une surface) leur était présentée sur un écran. Aux niveaux supérieurs, ils devaient appuyer à chaque fois qu’ils jugeaient que la fractale actuelle était identique à celle présentée un ou deux essais en amont.

Les résultats de l’étude, publiée dans la revue eNeuro, indiquent que la centralité des nœuds du réseau exécutif augmentent avec l’âge, alors que la centralité des nœuds du réseau par défaut diminue. Les scientifiques ont ainsi associé l’amélioration des performances en mémoire de travail à ces différences de connectivité des réseaux. Celles-ci pourraient effectivement améliorer le traitement de l’information (visuelle dans le cas de la tâche « N-back ») en réduisant notamment l’interférence des nœuds de réseaux qui pourraient perturber le traitement de la cible fractale. S’il est scientifiquement admis que les réseaux exécutifs et par défaut du cerveau humain se développent principalement pendant la petite enfance (ils sont assez bien établis vers 5 ans), cette recherche démontre que les caractéristiques des nœuds clés (appelés aussi « hubs ») dans ces réseaux évoluent jusqu'à l'âge adulte.

Les auteurs de l’étude estiment que ces changements dans la connectivité du cerveau peuvent ainsi sous-tendre l’affinement des capacités cognitives qui se développent pendant l’adolescence.
Source : Knut K. Kolskår, Dag Alnæs, Tobias Kaufmann, Geneviève Richard, Anne-Marthe Sanders, Kristine M. Ulrichsen, Torgeir Moberget, Ole A. Andreassen, Jan E. Nordvik, Lars T. Westlye. « Key Brain Network Nodes Show Differential Cognitive Relevance and Developmental Trajectories during Childhood and Adolescence », in eNeuro, juillet 2018.

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