Une étude, dont les résultats intitulés «Alpha oscillations and traveling waves: Signatures of predictive coding?» ont été publiés dans la revue PLOS BIOLOGY, a permis de mettre en évidence à partir d'un modèle de codage prédictif ayant comme seules contraintes temporelles les temps de transmission neuronale, l’apparition de vagues de rythmes alpha se propageant dans le cerveau de façon dépendante de l’état cognitif, ce qui est également observé sur des enregistrements électroencéphalographiques.

Relevons que le codage prédictif est un des nombreux modèles, qui ont été avancés pour tenter d’expliquer comment le cerveau perçoit le monde extérieur. Proposé «il y a une vingtaine d’années», le codage prédictif «repose sur l’idée que le cerveau est capable de générer une représentation mentale du monde extérieur qui est ensuite comparée aux entrées sensorielles réelles». Comme «les différences entre prédiction et réalité vont entrainer une activité neuronale de correction», si «les entrées sensorielles correspondent parfaitement au modèle, aucune activité n’est générée».

Une étude précédente a «montré que l’organisation spatiale et temporelle des vagues cérébrales alpha à 10 Hz, propriété fondamentale du traitement cortical des informations visuelles, permettait de les considérer comme de véritables échos perceptuels» scannant le champ de vision dans le but de localiser des objets. Prolongeant ce travail, l'étude ici présentée démontre «qu’un modèle computationnel prédictif explique la mise en place et les caractéristiques de ces vagues cérébrales alpha à 10 Hz apparaissant spontanément sans générateur de rythme interne».

L’élément clé de cette démonstration «est l’utilisation de contraintes qui soient plausibles sur le plan physiologique». En premier lieu, «un modèle prédictif constitué de 2 niveaux de traitement et ayant comme seules contraintes temporelles les temps de transmission neuronale met en évidence l’apparition de rythmes alpha» qui sont similaires à ceux «observés expérimentalement sur des électroencéphalogrammes de sujets placés devant des écrans de stimulation visuelle».

En second lieu, «le même modèle à plus de 2 niveaux de traitement explique l’apparition de vagues se propageant à travers ces différents niveaux avec une direction dépendant de l’état cognitif: direction montante pendant le traitement d’une information visuelle et descendante pendant le repos».

Au bout du compte, les prédictions obtenues sont parfaitement vérifiées par l’analyse de deux jeux de données EEG expérimentales enregistrées sur le scalp de sujets en réponse à des stimulations visuelles et pendant des temps de repos». Ces observations effectuées «au cours de différents états cognitifs» fournissent «de nouvelles informations sur le rôle fonctionnel de l’activité oscillatoire omniprésente dans le cerveau humain». Elles conduisent à proposer que les rythmes alpha, en plus de «leurs rôles dans le traitement de l’information visuelle, pourraient refléter le calcul neuronal impliqué dans le codage prédictif».