Tous les athlètes d'élite s'entraînent durement, possèdent de grandes habiletés et restent forts mentalement durant les compétitions. Mais qu'est-ce qui distingue un médaillé d'or d'un athlète tout aussi dévoué qui se classe à la 10e place? Une petite structure au fond du cerveau peut donner aux gagnants un avantage supplémentaire.
Des études récentes indiquent que le cortex insulaire du cerveau peut aider un sprinter à faire avancer son corps un peu plus efficacement que ses concurrents. Cette région peut préparer un boxeur à mieux repousser un coup de poing que son adversaire commence à lancer ainsi qu’aider une plongeuse à calculer la position de son corps en rotation de sorte qu’elle frappe l’eau avec à peine un éclat. L'insula, comme on l'appelle communément, peut aider un tireur d'élite à rester concentré sur le taureau pendant que son doigt appuie en arrière sur la gâchette et à aider un joueur de basket-ball à la ligne de lancer franc à bloquer les cris et les bras gênants. des fans assis derrière le panneau.
L'insula fait tout cela en anticipant les sentiments futurs d'un athlète, selon une nouvelle théorie. Des chercheurs du OptiBrain Center, un consortium basé à l'Université de Californie à San Diego et du Naval Health Research Center, suggèrent qu'un athlète possède une insula hyper-accordée qui peut générer des prédictions d'une précision frappante sur la manière dont le corps va se sentir. moment. Ce modèle de la condition future du corps commande à d'autres zones du cerveau d'initier des actions plus adaptées aux demandes futures que celles des autres voyageurs et des personnes en couches.
Cette prise de conscience accrue pourrait permettre aux Olympiens d’activer leurs ressources avec plus de ressources pour nager plus vite, courir plus loin et sauter plus haut que de simples mortels. Dans les expériences publiées en 2012, le scanner cérébral d'athlètes d'élite semblait différer le plus radicalement du fonctionnement de leurs insulas par rapport aux sujets ordinaires. De nouvelles preuves suggèrent maintenant que cette zone du cerveau peut être entraînée en utilisant une technique de méditation appelée la pleine conscience - une bonne nouvelle pour les Olympiens et les guerriers du week-end.
Des performances de pointe
Dépouillé des fans enthousiastes, du commentaire jeu par jeu et de tout le piège de la richesse et de la gloire, le sport professionnel se réduit à un concept simple: les athlètes qui nous passionnent sont des experts pour atteindre des objectifs physiques précis. Ils exécutent des exploits corporels en douceur, sans perdre une seule goutte de sueur.
Une telle performance est un phénomène cérébral. Le cortex moteur et les systèmes de mémoire, par exemple, codent des années de pratique. Les fibres nerveuses se logent dans des couches supplémentaires d'une gaine protectrice qui accélère la communication entre neurones, produisant des réflexes ultra-rapides. L'objectif du psychiatre Martin Paulus et de ses collègues du OptiBrain Center est de comprendre le cerveau de façon optimale. Ils proposent que l'insula puisse servir de plaque tournante qui associe la cognition de haut niveau à une mesure de l'état du corps, afin de garantir le bon fonctionnement des muscles et des os qui lancent des javelots et des terrains faisant des virages tournants depuis la barre haute. "L'idée principale que nous recherchons est de savoir comment quelqu'un réagit lorsqu'il reçoit un signal qui prédit que quelque chose de grave se produira", a déclaré Paulus. "Les personnes qui obtiennent des performances optimales sont celles qui sont capables d'utiliser cette indication anticipée pour s'ajuster et revenir à l'équilibre."
Légèrement plus grande qu'un kumquat, l'insula fait partie du cortex cérébral, l'épaisse couche de tissu gris qui forme la couche externe du cerveau. La structure densément ondulée se trouve à l'intérieur du manteau cortical, ressemblant à un minuscule éventail japonais niché parfaitement à l'intérieur du cerveau. On le considère généralement comme le siège de l'interoception ou le sens de l'état interne de votre corps.
L'insula génère ce sens en maintenant une carte de tous vos organes et tissus éloignés. Certains neurones de l'insula répondent aux grondements dans les intestins, par exemple, alors que d'autres se déclenchent pour refléter un mal de dents. Pour gérer l'afflux de messages qui la bombardent depuis tout le corps, l'insula collabore étroitement avec le cortex cingulaire antérieur, un domaine crucial pour la prise de décision, afin d'évaluer et de hiérarchiser ces stimuli. Cette représentation brute des signaux corporels est supposée être à l’origine des émotions depuis plus d’un siècle.
À première vue, considérer l'insula comme essentielle à tout peut sembler presque vide de sens. Il a été impliqué dans des fonctions aussi diverses que la prise de décision, l'anticipation, la mesure du temps, le chant, la toxicomanie, la parole et même la conscience. Selon une étude réalisée en 2011, l'insula et le cortex cingulaire antérieur sont les régions les plus couramment activées dans les expériences d'imagerie cérébrale, ce qui rend encore plus difficile la compréhension de leurs fonctions essentielles.
Néanmoins, les arguments en faveur de l'insula en tant que plaque tournante de l'athlétisme se développent lentement depuis plus d'une décennie. À la fin des années 1990, AD Craig, neuroanatomiste, du Barrow Neurological Institute, cartographiait les voies qui transmettent au cerveau des sensations de douleur et de température par le biais de la moelle épinière. Après avoir découvert que ces conduits conduisaient à l'insula, il a expliqué que l'une des fonctions essentielles du cerveau est d'aider le corps à maintenir l'homéostasie, ou l'équilibre. Par exemple, la température interne du corps reste généralement dans une fourchette étroite et les perturbations enregistrées par l'insula nous incitent à la rétablir dans cette zone confortable, par exemple en buvant de l'eau fraîche, en cherchant un endroit sombre ou en cessant de bouger. En effet, lorsque les scientifiques endommageaient l'insula chez le rat, leur capacité à réguler leur corps était altérée.
Lorsque nous exerçons, nous agitons notre état interne. "Tout ce que nous faisons nécessite un calcul de la quantité d'énergie que cela nous coûte, et c'est ce que l'insula semble produire", explique Craig. En prédisant comment certains efforts vont affecter le corps, le cerveau peut initier des actions pour tempérer ces perturbations avant qu'elles ne surviennent.
Une étude convaincante de 2004 a montré de nettes différences anatomiques correspondant à la variation de la capacité interoceptive. Hugo Critchley, qui travaille maintenant à l'Université de Sussex en Angleterre, a demandé aux participants d'estimer la vitesse à laquelle leur cœur battait sans prendre leur propre pouls. Les personnes qui ont deviné le mieux leur rythme cardiaque ont eu une plus grande activité dans l'insula et davantage de matière grise dans cette région. Ce dernier point est crucial, car il suggère que la taille physique de l'insula est directement liée aux différences de capacité. Cette empreinte neuronale est semblable à ce que l'on voit chez les violonistes professionnels, dont le cortex moteur consacre une plus grande place à la représentation des doigts que dans le cerveau d'un amateur.
Les chercheurs d’OptiBrain ont émis l’hypothèse que les athlètes doivent être extrêmement conscients de sensations telles que les battements de cœur - et capables de reconnaître les plus importantes et d’abandonner les «harengs rouges». "La grande majorité des joueurs de la NBA sont des athlètes extraordinaires. Mais certains d'entre eux se démarquent. Ce n'est pas Kobe Bryant ou Derrick Rose qui a plus d'énergie, c'est la façon dont ils choisissent de dépenser cette énergie dans des moments critiques qui décideront de leur succès", explique le psychologue clinicien Alan Simmons du système de santé d'Anciens Combattants San Diego dit.
Penser à l'avenir
Afin de tester l’idée que des individus extrêmement en forme ont une interception supérieure et de déterminer en quoi cette supériorité ressemble à l’action, Paulus et Simmons ont récemment recruté un groupe d’athlètes d’élite pour se coucher sous un scanner et effectuer des tests cognitifs alors qu’un appareil restreignait leur respiration. La sensation d'essoufflement est une sensation désagréable connue pour augmenter l'insula.
Paulus et Simmons ont testé 10 des coureurs d’aventure les plus accomplis du monde - des hommes et des femmes qui relèvent des défis de la nature, tels que l’escalade, la natation, la course et le canotage. Ils ont demandé aux coureurs et à 11 sujets de contrôle en bonne santé de s'allonger dans un scanner et de respirer à travers un tube tout en portant une pince nasale. Dans l’appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM), il a été demandé aux sujets de visualiser les flèches pointant vers la gauche ou vers la droite sur un écran et d’appuyer sur un bouton pour noter la direction. Sporadiquement, les chercheurs ont ajusté le débit d'air de sorte que la respiration devenait beaucoup plus difficile. Un changement de couleur de l'écran a alerté les participants que la respiration était sur le point de devenir laborieuse. Cependant, le changement de couleur ne permettait pas toujours de prévoir avec précision la restriction respiratoire.
Dans toutes les phases de l'expérience, l'insula était active, mais à des degrés divers. Les volontaires en bonne santé ont tout aussi bien réussi les tests de flèches tout au long de l'étude - sans interférence, lorsque la couleur de l'écran a changé et lorsqu'il a du mal à respirer. Mais les coureurs d’aventure ont eu plus de réponses correctes quand ils anticipaient ou subissaient une charge respiratoire. Perturbant l'expérience interoceptive de ces individus, ils améliorèrent en fait leurs performances. Les coureurs ont également montré plus d’activation du cerveau lorsqu’ils anticipaient la restriction respiratoire, mais pas lorsqu’ils éprouvaient la restriction elle-même. C'était comme si le cerveau des coureurs utilisait mieux les signaux pour se préparer, gagnant ainsi un avantage cognitif. Lorsque le moment difficile est arrivé - lorsque leur respiration est devenue laborieuse - leurs insulas étaient comparativement placides.
Une autre étude du groupe de Paulus, également publiée en 2012, ajoute une nuance à cette conclusion. Le groupe a cherché à étudier la flexibilité cognitive des athlètes d'élite. Considérée comme un repère d’intelligence, cette compétence implique de passer facilement d’une demande à l’autre. L'agilité mentale peut cependant s'effondrer dans une situation difficile. Des expériences menées avec des SEAL de la marine et des rangers de l'armée ont révélé que l'exposition à des conditions de combat réduisait les temps de réaction, la vigilance, l'apprentissage, la mémoire et le raisonnement. Pour les athlètes de niveau olympique, la grâce sous le feu est également un objectif majeur.
Pour observer la flexibilité cognitive en action, Simmons a demandé à 10 Navy SEAL et à 11 hommes civils en bonne santé d'effectuer une tâche simple à l'aide d'un scanner du cerveau. Les Navy SEALs sont des sportifs extrêmement sportifs, formés pour faire face à de grandes exigences en matière de facultés physiques, mentales et émotionnelles. L'exercice consistait à observer une forme verte ou rouge suivie d'une photo chargée d'émotion sur un écran. Les participants devaient appuyer sur un bouton quand ils voyaient un cercle et un autre quand ils voyaient un carré. Une forme verte signalait qu'une image positive (telle qu'un enfant jouant) suivrait; une forme rouge indique qu'une image négative (par exemple, une scène de combat) apparaîtra ensuite. Les sujets ont ensuite été jugés sur leur rapidité et leur précision dans l'identification des formes.
Comparés à des participants en bonne santé, les guerriers d'élite ont envoyé plus de sang sur leurs insulas et quelques autres régions lorsque les couleurs des formes ont été différentes lors d'essais consécutifs. En bref, ils étaient plus conscients du passage imminent du positif au négatif ou vice-versa et des systèmes cérébraux engagés impliqués dans la modulation des réponses émotionnelles et interoceptives. Ils se préparèrent plus rapidement à un changement imminent dans leurs états internes, leur donnant le temps de ménager leur cerveau pour caler leurs réactions.
Prises ensemble, les études indiquent que les hommes et les femmes qui ont des capacités physiques extrêmes montrent une plus grande activation de l'insula lorsqu'ils anticipent un changement de leurs sentiments internes, qu'ils soient émotionnels ou physiques.
"Pour moi, c'est vraiment énorme si vous avez une région du cerveau qui anticipe une réaction et prépare le corps à cette réaction", déclare le physiologiste Jon Williamson du Centre médical Southwestern de l'Université du Texas. "Si un athlète s'approche d'une colline et peut anticiper l'apport de sang aux muscles, il ou elle peut mieux performer sur cette colline."
Jusqu'ici, les études ont été modestes - il n'est pas facile d'insérer des athlètes de haut niveau dans des laboratoires d'imagerie cérébrale -, de sorte que des expériences plus vastes sont encore nécessaires pour affiner les observations. Même dans ce cas, les résultats font écho aux conclusions précédentes sur l'implication de l'insula dans l'imagination du futur, qu'il s'agisse d'anticiper une douleur physique provoquée par le punch d'un boxeur ou d'envisager l'achat d'un article trop cher.
Pour Simmons, les preuves suggèrent que l'insula ne vit pas dans le présent, mais dans le futur. "Nous répondons aux informations incorporées de la physiologie, de la cognition et de notre environnement", explique Simmons. "Au moment où nous avons intégré tout cela, cela fait partie du passé." La capacité de prévision peut aussi se retourner contre elle, provoquant des troubles tels que l'anorexie mentale, qui associe des défaillances de conscience corporelle à un souci de la façon dont la consommation alimentaire, à l'avenir, modifiera l'image de son corps. "C'est l'anticipation qui se met en travers de votre chemin", dit Simmons. En effet, des scanners cérébraux de personnes atteintes de troubles de l'alimentation et de troubles de stress post-traumatiques montrent que l'activité de l'insula diverge de celle observée chez des sujets en bonne santé, ce qui suggère des déficiences dans ce domaine.
Entraînez votre interoception
Pour les athlètes en herbe ou les personnes souffrant d'un dysfonctionnement insulaire, il y a des raisons d'espérer que l'interoception peut être entraîné. Une technique de méditation appelée «pleine conscience» encourage les personnes à s'accorder sur leurs pensées, leurs émotions et leurs sensations corporelles présentes. Dérivée des enseignements bouddhistes, cette formation vise à sensibiliser les gens à leurs sentiments, mais aussi à tempérer nos réactions à leur égard. Les chercheurs d'OptiBrain ont collecté des données préliminaires, pas encore publiées, suggérant que des sujets en bonne santé et des militaires ayant reçu une formation à la pleine conscience amélioraient leurs performances cognitives dans une situation stressante - mesurée avec une tâche de restriction respiratoire - et réagissant à des défis avec moins d'émotion, avec l'activation insulaire change pour correspondre.
Des études à petite échelle sur les athlètes montrent également des avantages. Cette prise de conscience du sentiment du moment a été démontrée, par exemple, pour améliorer le succès des basketteurs sur la ligne des lancers francs. Le psychologue sportif Claudio Robazza de l’Université de Chieti en Italie a constaté de quelle manière la pleine conscience et des techniques similaires permettent de distinguer les athlètes les plus performants. Il travaille depuis six ans avec l’équipe de tir olympique italienne, un sport exigeant sur le plan mental qui favorise les individus qui peuvent toujours atteindre leurs objectifs lorsque la pression est maximale. "Les états émotionnels peuvent refléter des changements corporels, une augmentation de la fréquence cardiaque, des tensions musculaires et une respiration - tout cela provoque des changements dans les performances et le résultat final", explique Robazza. "Les athlètes doivent certainement être conscients de leurs réponses."
Alors que des dizaines de milliers de personnes regardent depuis le stade et que des millions d'autres sont à l'écoute de la télévision, un athlète olympique court le risque de s'étouffer. Le stress du moment peut déclencher de nombreux changements physiques qui interfèrent dans l'exécution des manœuvres, même les plus profondément enracinées. Une prise de conscience accrue de l'état du corps, facilitée par l'insula, peut alerter un champion sur des muscles contractés ou des respirations superficielles avant que ces réactions ne puissent compromettre ses performances. L'insula - où le corps rencontre le cerveau - sert de tremplin à partir duquel la brillance athlétique peut s'envoler.
Cette fonctionnalité est une gracieuseté de Scientific American, notre partenaire de contenu, qui vous apporte tout ce que vous voulez savoir sur les Jeux olympiques d'été. Elle fait partie du rapport intitulé Gagner aux Jeux olympiques.
