Où se situe notre horloge interne ? Comment fonctionne-t-elle ?

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(image ci dessous : Pour la SCIENCE : Le temps est-il une illusion ? mensuel n°397 novembre 2010)

Le cerveau humainL’un des débats les plus récurrents entre les scientifiques est l’emplacement de l’horloge dit « interne », c'est-à-dire sa localisation. Nous savons que l’estimation du temps nécessite un complexe composé de plusieurs éléments comme le cervelet, noyaux gris centraux, etc.… Plusieurs études sont en cours grâce notamment au IRM fonctionnels qui ont permis l'étude du dysfonctionnement de certaines régions, à savoir si une région est nécessaire ou pas (avec les expériences d'estimation). On sait aujourd'hui que l'horloge interne ne se trouve pas dans le cervelet car son disfonctionnement n’altère pas le principe de scalarité*.

Beaucoup de phénomènes permettent l'estimation du temps sans être spécifique au temps. La maladie de Parkinson concerne l'horloge en elle-même (cette maladie provoque un manque de dopamine), en effet les personnes atteintes ont une perception du temps modifiée. Les noyaux gris centraux font partis d'un réseau de structure dont seule la collaboration conduit à la production d'une « base » de temps. On sait que ce n'est pas uniquement les noyaux gris centraux puisque on ne peut pas démontrer que seules leurs lésions fait perdre la propriété de scalarité. Il existe d'autres mécanismes mais qui ne sont pas spécifiques, néanmoins ils sont indispensables au bon fonctionnement de notre « horloge ». En effet, il existe aussi le phénomène de mise en mémoire des durées à estimer (dans les aires préfrontales) et le mécanisme de comparaison. Par conséquence, ici aussi, des lésions préfrontales peuvent provoquer des troubles de l'attention et de la mémoire à cause de la mauvaise évaluation des durées et une mauvaise mémorisation quand les durées sont trop longues. Les noyaux gris centraux remplissent en quelque sorte le « sablier  cérébral ». Lors d'une expérience où il fallait évaluer la durée d'éclairement d'une lampe, on remarque l'activation des noyaux gris centraux et des aires motrices supplémentaires. On peut repérer cela grâce à des CNV (Variations contingentes négatives), les noyaux produisent des impulsions électriques, les aires motrices sont des « accumulateurs d'impulsions ». Des impulsions font des allers-retours entre le thalamus et le cortex, chaque cycle dure environ 200 ms (millisecondes). Ces impulsions imposent un rythme à l’activité cérébrale, ce rythme influence le striatum. Dans ce même striatum, des neurones dits oscillants sont présents dont l’activité augmente et diminue de façon périodique. L’aire motrice supplémentaire est une zone du lobe frontal qui évaluerait les durées (pour préparer des mouvements par exemple). Si le striatum ou si cette aire ne fonctionne par correctement la « ligne du temps » est anarchique et le cerveau ne peut pas estimer une durée correctement.

 

Il y a plusieurs formes de temps biologique nous permettant de nous repérer dans le temps.

La plus connue est le cycle de veille-sommeil, il dépend de l’horloge biologique au niveau du noyau supra-chiasmatique de l’hypothalamus (bas de l’hypothalamus) : Le noyau supra chiasmatique (NSC)* est responsable du contrôle des rythmes circadiens*. L’ensemble des horloges biologiques est regroupé sous l’appellation d’horloge interne : elle évalue la durée d’un événement ou l’intervalle entre deux événements qui se font de manière inconsciente puisque ce n’est qu’à partir d’un événement de trois ou quatre secondes que l’on en prend conscience. Car il faut maintenir le temps « écoulé » et le temps qui « s’écoule » en mémoire et si la durée est inférieure à trois secondes, le cerveau ne peut pas prendre conscience du temps qui s’est écoulé et ainsi nous ne nous rendons pas compte du temps qui est « passé ».

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