Un groupe de scientifiques du Centre de recherche en neurologie et Skoltech a montré que la mémoire de travail humaine peut être modifiée en utilisant une stimulation magnétique non invasive du cerveau. Ils ont également découvert que l'effet de la stimulation magnétique s'affaiblit lorsque le cerveau travaille sur une tâche cognitive sous stimulation.
La mémoire de travail (WM) stocke et traite les informations dont nous avons besoin pour une utilisation quotidienne. Les mécanismes WM s'activent lorsque, par exemple, nous mémorisons un numéro de téléphone jusqu'à ce que nous trouvions un morceau de papier ou un smartphone pour l'écrire. Les troubles MW sont fréquents dans de nombreuses maladies du système nerveux, tandis que chez les personnes en bonne santé, la capacité MW est associée à la capacité d'apprentissage et au niveau d'intelligence générale d'un individu.
La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est considérée comme l'une des méthodes prometteuses non pharmacologiques d'amélioration de la MW exploitant l'effet du champ magnétique alternatif qui pénètre sans douleur à travers le cuir chevelu et les os du crâne, avec un champ électrique se formant dans le cortex. Le TMS pouvant influencer les mécanismes de la neuroplasticité, il est utilisé comme méthode thérapeutique pour diverses maladies du système nerveux. Les effets TMS sont connus pour dépendre à la fois des paramètres de stimulation et de l'activité cérébrale pendant la stimulation. La combinaison du TMS avec une activité cognitive concurrente est devenue une technique d'amélioration cognitive pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer. Cependant, les données manquent encore sur la façon dont l'activité cérébrale influence exactement l'efficacité du TMS.
Les chercheurs ont comparé les effets du TMS sur la MW lorsque la stimulation a été appliquée avec et sans charge cognitive. La performance WM a été évaluée avant et après une session de stimulation de 20 minutes. La zone de stimulation a été sélectionnée sur la base du schéma d'activation cérébrale individuel qui s'est formé lors d'une tâche engageant la MW. Les résultats suggèrent que la MW ne répond à aucune stimulation autre que le TMS sans charge cognitive.
« Les résultats de nos recherches nous amènent à conclure que l'activité cognitive peut réduire plutôt que d'augmenter l'efficacité du TMS. Cela doit être pris en compte lors de l'élaboration de nouveaux protocoles de stimulation pour l'amélioration cognitive chez des volontaires sains et des patients souffrant de diverses maladies du système nerveux ». dit Natalya Suponeva, chef du département de neuroréhabilitation et de physiothérapie au Centre de recherche en neurologie et membre associé du RAS.
Maxim Fedorov, directeur du Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), est inspiré par les résultats de la recherche et les opportunités qui s'ensuivent:
Les résultats attestent de l'efficacité de la recherche interdisciplinaire en biomédecine et sciences cognitives, bénéficiant de méthodes avancées de traitement des données. Au CDISE, nous souhaitons beaucoup collaborer avec le Centre de recherche en neurologie et étudier les mécanismes de la MW pour plusieurs raisons. Premièrement, ce serait une expérience passionnante et une bonne occasion d'appliquer à court terme certains des résultats dans la pratique (une meilleure mémoire est ce dont beaucoup d'entre nous ont besoin). Deuxièmement, les outils modernes de recherche biomédicale ouvrent de larges horizons aux scientifiques des données et de l'IA. Les données sont abondantes mais parfois trop bruyantes et les échantillons de données sont souvent hétérogènes. De manière générale, nous sommes confrontés à des tâches non triviales qui suscitent des idées de nouvelles cibles de recherche dans notre domaine. Troisièmement, de nombreuses idées dans le Big Data et l'IA, telles que les réseaux de neurones, sont nées de la recherche sur l'activité nerveuse supérieure humaine. Et c'est très intéressant. Actuellement, nous sommes occupés à travailler sur de nombreux projets à la croisée des neurosciences, de la simulation et du Big Data. Personnellement, je crois que l'homme est aussi illimité que l'Univers, et nous commençons à peine à comprendre à quel point nous sommes intéressants et combien nous avons de potentiel. Je suis convaincu que de nombreuses découvertes inattendues nous attendent. Nous espérons vivement que notre collaboration avec le Centre de recherche en neurologie sera un succès continu. «
Actuellement, l'étude progresse avec un plus grand nombre de volontaires sains afin de valider les résultats récents et d'évaluer l'effet à long terme du TMS sur les performances de la MW.
La source:
Institut des sciences et technologies de Skolkovo (Skoltech)
Référence de la revue:
Bakulin, I., et al. (2020) Combinant HF rTMS sur le DLPFC gauche avec une activité cognitive simultanée pour la modulation hors ligne de la mémoire de travail chez des volontaires sains: une étude de preuve de concept. Sciences du cerveau. doi.org/10.3390/brainsci10020083.
