Stimulation cérébrale électrique permettant d'améliorer la mémoire de travail

Les scientifiques ont peut-être trouvé un moyen d'améliorer la connectivité du cerveau. Les résultats pourraient stimuler la mémoire de travail à court terme et, à l'avenir, ils pourraient aider à réparer les lésions cérébrales chez les patients présentant un traumatisme cérébral, un accident vasculaire cérébral ou l'épilepsie.Différents scanners cérébraux de l'étude montrent que la stimulation synchrone augmente l'activité cérébrale dans les régions impliquées dans la performance de la tâche, tandis que la stimulation «désynchronisée» active les zones cérébrales liées au repos.
Crédit image: Ines Violante

Nos cerveaux sont des machines complexes capables de traiter une quantité impressionnante d'informations. Cependant, pour que le cerveau fonctionne correctement, il doit relier tous ses nombreux composants en un seul effort coordonné.

Scientifiquement, le cerveau a été divisé en quatre régions principales, chacune avec ses propres sous-sections et ses fonctions spécialisées. Certaines zones du cerveau traitent de la parole, d'autres de la mémoire et d'autres de la pensée ou du mouvement spatial.

Certaines fonctions cognitives sont le résultat d'une intercommunication entre différents domaines. La soi-disant mémoire de travail émerge de l'interaction de différents réseaux et de nouvelles recherches étudient le rôle des ondes cérébrales dans la synchronisation et la rationalisation de cette communication.

Des scientifiques de l'Imperial College London (ICL) au Royaume-Uni ont utilisé l'électricité pour stimuler le cerveau à synchroniser ses vagues d'activité électrique. Comme l'expliquent les chercheurs - dirigés par le Dr Ines Ribeiro Violante, un neuroscientifique du Département de médecine de l'ICL -, les ondes cérébrales se produisent lorsque divers neurones envoient des signaux en même temps. Le rythme exact dans lequel ces cellules se synchronisent peut être la clé pour effectuer des tâches plus élaborées.

La nouvelle étude, publiée dans la revue eLife, révèle que l'application d'une faible stimulation électrique au cerveau a permis d'harmoniser les différentes parties du cerveau, améliorant ainsi la mémoire des participants.

Étudier les effets de la stimulation électrique du cerveau

Violante et son équipe ont utilisé une technique non invasive appelée stimulation transcrânienne du courant alternatif (TACS) pour interférer avec le rythme du cerveau. Dans TACS, un courant électrique alternatif est appliqué à travers le crâne pour modifier les oscillations corticales du cerveau.

Les chercheurs ont utilisé le TACS pour cibler deux régions du cerveau impliquées dans la mémoire de travail: le gyrus frontal moyen et le lobe pariétal inférieur.

Alors que leur cerveau était stimulé électriquement, 10 participants ont été invités à effectuer un ensemble de tâches de mémoire qui ont progressivement augmenté en difficulté. La stimulation électrique a été alternativement appliquée de manière non synchronisée, de manière synchronisée ou en rafales rapides.

Les participants ont effectué des tâches de mémoire au cours desquelles ils devaient se souvenir des chiffres qui clignotaient sur l’écran ou faire correspondre les chiffres avec les chiffres précédents. Des tâches plus complexes impliquaient de garder deux chaînes de chiffres à l'esprit, car le nouveau numéro devait correspondre à celui de deux chiffres auparavant.

Stimulation synchronisée trouvée pour améliorer la mémoire de travail

Dans l'ensemble, les scientifiques ont constaté que lorsque le cerveau était stimulé de manière synchrone, les participants avaient un meilleur temps de réaction pour les tâches de mémoire. Leurs performances se sont particulièrement améliorées lors des tâches plus complexes, ce qui a obligé les participants à se souvenir de deux séries de chiffres pour les faire correspondre au nombre actuel.

Les ondes cérébrales synchronisées semblaient améliorer les performances de la mémoire de travail - la capacité du cerveau à conserver de petits éléments d'information sous une forme facile d'accès lors de l'exécution de certaines tâches. La mémoire de travail est chargée de mémoriser les informations quotidiennes telles que les listes d'épicerie ou les numéros de téléphone.

"Ce que nous avons observé, c’est que les gens ont mieux performé lorsque les deux vagues avaient le même rythme et en même temps […] Le comportement classique est de ralentir la tâche cognitive plus difficile, mais les personnes effectuent une stimulation synchronisée la tâche la plus simple […] Les résultats montrent que lorsque la stimulation était synchronisée, il y avait une augmentation de l'activité dans les régions impliquées dans la tâche. Quand elle était désynchronisée, l'effet inverse était observé. "

Dr. Ines Ribeiro Violante

La stimulation cérébrale pourrait être utilisée pour traiter les lésions cérébrales dans le futur

À l'avenir, les scientifiques espèrent utiliser cette forme de stimulation cérébrale comme traitement pour les patients présentant une lésion cérébrale traumatique.

Le Dr Violante explique qu'une telle technique est très bon marché, de sorte que l'utiliser dans les cliniques serait avantageux dans ce sens. Cependant, les spécificités du cerveau de chaque individu peuvent constituer un obstacle à l'utilisation de cette forme de stimulation électrique en tant que thérapie largement accessible.

"La prochaine étape consiste à voir si la stimulation cérébrale fonctionne chez les patients présentant une lésion cérébrale, en combinaison avec l'imagerie cérébrale, où les patients présentent des lésions qui nuisent à la communication à longue distance dans leur cerveau", explique le Dr Violante.

"L'espoir est que cela pourrait éventuellement être utilisé pour ces patients, ou même ceux qui ont subi un accident vasculaire cérébral ou qui ont l'épilepsie", ajoute le Dr Violante.

David Sharp, professeur de neurologie au département de médecine de l'ICL et auteur principal du journal, se penche également sur les résultats:

"Nous sommes très enthousiasmés par le potentiel de la stimulation cérébrale pour traiter les patients. Je travaille avec des patients qui ont souvent des problèmes majeurs de mémoire de travail suite à leurs blessures à la tête. toujours travailler pour eux. Notre prochaine étape est d’essayer l’approche chez nos patients et nous verrons si la combinaison avec un entraînement cognitif peut restaurer les compétences perdues. "

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