À mesure que nous vieillissons, nos fonctions cognitives et motrices se détériorent, ce qui affecte notre indépendance et notre qualité de vie globale. Les efforts de recherche visant à améliorer, voire à abolir complètement, cette situation ont donné naissance à des technologies très prometteuses.
Parmi celles-ci figure la stimulation cérébrale non invasive : un terme englobant un ensemble de techniques pouvant affecter les fonctions cérébrales de manière externe et non invasive, sans nécessiter de chirurgie ou d'implants. L’une de ces techniques prometteuses, en particulier, est la stimulation transcrânienne anodique à courant continu (atDCS), qui utilise un courant électrique constant et faible délivré via des électrodes sur le cuir chevelu pour moduler l’activité neuronale.
Cependant, les études explorant l'atDCS ont produit des résultats incohérents, ce qui a incité les chercheurs à explorer pourquoi certaines personnes bénéficient de l'atDCS alors que d'autres non. Le problème semble résider dans notre compréhension des facteurs qui peuvent influencer la réactivité à la stimulation cérébrale, conduisant à des répondeurs et à des non-répondeurs ; parmi ceux-ci, l’âge a été suggéré comme un facteur important.
Certaines études suggèrent que d'autres facteurs tels que les capacités comportementales de base et la formation antérieure pourraient être des considérations importantes, mais l'interaction de ces facteurs avec le comportement n'a pas été déterminée en détail, ce qui souligne la nécessité de modèles prédictifs raffinés des effets de l'atDCS.
Aujourd'hui, des scientifiques dirigés par Friedhelm Hummel de l'EPFL ont identifié un facteur important affectant la réactivité d'un individu à l'atDCS. L'équipe a examiné comment les capacités d'apprentissage natives déterminent l'effet de la stimulation cérébrale appliquée lors de l'apprentissage d'une tâche motrice. Leurs résultats suggèrent que les individus dotés de mécanismes d’apprentissage moins efficaces bénéficient davantage de la stimulation, tandis que ceux dotés de stratégies d’apprentissage optimales pourraient subir des effets négatifs.
Les chercheurs ont recruté 40 participants : 20 adultes d'âge moyen (50-65 ans) et 20 adultes plus âgés (plus de 65 ans). Chaque groupe a été divisé en ceux recevant un atDCS actif et ceux recevant une stimulation placebo.
Pendant dix jours, les participants ont pratiqué une tâche de tapotement du doigt conçue pour étudier l'apprentissage des séquences motrices à la maison tout en recevant l'atDCS. La tâche consistait à reproduire une séquence numérique à l’aide d’un clavier, en essayant d’être aussi rapide et précis que possible.
L'équipe a ensuite utilisé un modèle d'apprentissage automatique formé sur un ensemble de données publiques pour classer les participants comme apprenants « optimaux » ou « sous-optimaux », en fonction de leurs performances initiales. Ce modèle visait à prédire qui bénéficierait de l'atDCS, en fonction de leur capacité à intégrer efficacement les informations sur la tâche au début de la formation.
L'étude a révélé que les apprenants sous-optimaux, qui étaient apparemment moins efficaces dans l'intériorisation de la tâche dès les premiers stades de l'apprentissage, ont connu une amélioration accélérée de la précision lors de l'exécution de la tâche lors de la réception de l'atDCS. Cet effet ne se limite pas aux personnes d'un certain âge (par exemple les personnes âgées), les apprenants sous-optimaux étant également constatés chez les personnes plus jeunes.
En revanche, les participants ayant des stratégies d'apprentissage optimales, quel que soit leur âge, ont même montré une tendance négative en termes de performances lors de l'obtention de l'atDCS. Cette différence suggère que la stimulation cérébrale est plus bénéfique pour les personnes qui ont initialement des difficultés avec les tâches motrices. En tant que tel, l'atDCS semble posséder une qualité réparatrice plutôt qu'améliorante, avec des implications importantes pour la réadaptation.
En tirant parti de différentes méthodes d’apprentissage automatique, nous avons pu démêler l’influence de différents facteurs sur les effets individuels de la stimulation cérébrale. Cela ouvrira la voie à la maximisation des effets de la stimulation cérébrale chez des sujets individuels et des patients. »
Pablo Maceira, premier auteur de l'étude
L'étude implique qu'à long terme, des protocoles personnalisés de stimulation cérébrale seront développés pour maximiser les bénéfices en fonction des besoins spécifiques d'un individu, plutôt que d'un trait commun tel que l'âge. Cette approche pourrait conduire à des interventions basées sur la stimulation cérébrale plus efficaces, ciblant des mécanismes spécifiques soutenant l'apprentissage, notamment dans l'optique de la neuroréadaptation, dont la base principale est le réapprentissage des compétences perdues en raison d'une lésion cérébrale (par exemple, après un accident vasculaire cérébral). ou un traumatisme crânien).
« À l'avenir, les cliniciens pourraient appliquer une version plus avancée de notre algorithme pour déterminer si un patient bénéficiera d'une thérapie basée sur la stimulation cérébrale, afin d'améliorer les effets de la neuroréadaptation et de personnaliser le traitement », explique Hummel.
Autres contributeurs
- Université de Genève
- Haute école spécialisée de Suisse occidentale (HES-SO)
- Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux du NIH
