La prise de décision engage une boucle récurrente entre le cortex auditif et le cortex préfrontal, pas une voie à sens unique
Les modèles classiques du traitement cortical décrivent un système hiérarchique : l’information sensorielle circule des aires sensorielles primaires vers les régions d’association supérieures, où les décisions sont calculées. Une nouvelle étude publiée le 8 juillet dans Nature Communications par Franco Giarrocco et Bruno B. Averbeck au National Institute of Mental Health suggère que cette image est incomplète.
En enregistrant simultanément 1 199 neurones du cortex auditif primaire (A1) et du cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) de macaques effectuant une tâche de décision auditive spatiale, les chercheurs ont découvert deux schémas fondamentalement différents de flux d’information, l’un unidirectionnel, l’autre une boucle récurrente dynamique.
Deux types d’information, deux types de flux
Les macaques étaient orientés vers un emplacement spatial et devaient détecter un son cible à cet endroit, effectuant un choix comportemental. Pendant la tâche, l’information sensorielle (le signal auditif) et le choix final du singe (quel son il décidait comme cible) étaient encodés par les neurones dans A1 et dlPFC, mais le moment et la direction de cet encodage différaient radicalement.
Pour l’information sensorielle, ce que le singe entendait, le flux était classique et direct. L’information atteignait son pic dans A1 environ 130 millisecondes après le signal et se déplaçait de manière unidirectionnelle vers dlPFC. Il s’agit de la propagation feedforward prédite par les modèles hiérarchiques.
Pour l’information liée à la décision, quel son le singe choisissait, le schéma était totalement différent. Les signaux liés au choix atteignaient leur pic environ 340 millisecondes après le signal et engageaient une boucle récurrente bidirectionnelle : l’information liée à la décision apparaissait d’abord dans dlPFC, puis se déplaçait vers A1, puis retournait vers dlPFC. Le flux n’était pas un relais à sens unique mais un échange aller-retour entre les régions sensorielles et cognitives.
Ce que cela signifie
Cette découverte remet en question la vision traditionnelle des aires sensorielles primaires comme des stations relais passives qui traitent simplement les entrées brutes et les transmettent vers le haut de la hiérarchie. Ici, A1 est activement engagé dans le processus de prise de décision lui-même, recevant des signaux liés au choix du cortex préfrontal et renvoyant des informations traitées.
« Le cortex ne se contente pas de transmettre des données vers le haut d’une échelle », suggère le schéma. « Il dialogue en plusieurs tours, mélangeant le son brut avec les plans et les attentes. »
Le cortex préfrontal dorsolatéral est connu pour être essentiel à la mémoire de travail, au comportement basé sur des règles et à la prise de décision. Qu’il envoie des signaux liés au choix vers le cortex sensoriel primaire indique que les régions exécutives du cerveau ne calculent pas les décisions en isolement pour ensuite diffuser le résultat, elles consultent, en temps réel, les régions sensorielles qui ont initialement reçu l’entrée.
Force méthodologique
L’étude a utilisé des sondes laminaires multi-contacts simultanées (« V-Trodes ») insérées à travers les couches corticales dans A1 et dlPFC, une configuration techniquement exigeante qui a permis à l’équipe de comparer directement le moment et la direction du flux d’information entre les deux régions, plutôt que de déduire la connectivité à partir d’enregistrements séparés. Les analyses comprenaient l’analyse de trajectoire de population via PCA, le décodage SVM, la prédiction inter-régions et l’analyse du flux d’information dirigée.
Ces travaux ont été soutenus par le programme de recherche intramural du NIMH (subvention ZIA MH002928) et représentent les efforts du Laboratory of Neuropsychology au NIH.
Sources :
1. Giarrocco, F. & Averbeck, B.B. « Neuronal dynamics, timing, and flow of sensory and choice-related information in auditory-prefrontal circuitry. » Nature Communications (2026). DOI : 10.1038/s41467-026-75349-2
2. Laboratory of Neuropsychology, National Institute of Mental Health, NIH, Bethesda, MD.
Traduit par Lydie