Pour la première fois, des chercheurs de l'Université du Minnesota Twin Cities ont montré qu'une stimulation cérébrale non invasive peut modifier un mécanisme cérébral spécifique directement lié au comportement humain. Il s'agit d'une avancée majeure dans la découverte de nouvelles thérapies pour traiter les troubles cérébraux tels que la schizophrénie, la dépression, la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.
L'étude a été récemment publiée dans Communications naturellesune revue scientifique à comité de lecture et en libre accès.
Les chercheurs ont utilisé ce qu’on appelle la « stimulation transcrânienne par courant alternatif » pour moduler l’activité cérébrale. Cette technique est également connue sous le nom de neuromodulation. En appliquant un petit courant électrique au cerveau, le moment où les cellules cérébrales sont actives est modifié. Cette modulation du timing neuronal est liée à la neuroplasticité, qui est un changement dans les connexions entre les cellules cérébrales nécessaire au comportement humain, à l'apprentissage et à la cognition.
Des recherches antérieures ont montré que l’activité cérébrale était limitée dans le temps à la stimulation. Ce que nous avons découvert dans cette nouvelle étude, c’est que cette relation change lentement et que le cerveau s’adapte au fil du temps à mesure que nous ajoutons une stimulation externe. Cela a montré que l’activité cérébrale changeait d’une manière à laquelle nous ne nous attendions pas. »
Alexander Opitz, professeur agrégé, Département de génie biomédical, Université du Minnesota
Ce résultat est appelé « précession de phase neuronale ». C’est à ce moment-là que l’activité cérébrale change progressivement au fil du temps en fonction d’un schéma répétitif, comme un événement externe ou, dans ce cas, une stimulation non invasive. Dans cette recherche, les trois méthodes étudiées (modèles informatiques, humains et animaux) ont montré que la stimulation externe pouvait modifier l’activité cérébrale au fil du temps.
« Le timing de ce schéma répétitif a un impact direct sur les processus cérébraux, par exemple sur la façon dont nous naviguons dans l'espace, apprenons et mémorisons », a déclaré Opitz.
La découverte de cette nouvelle technique montre comment le cerveau s'adapte aux stimulations externes. Cette technique peut augmenter ou diminuer l’activité cérébrale, mais elle est plus puissante lorsqu’elle cible des fonctions cérébrales spécifiques qui affectent les comportements. De cette façon, la mémoire à long terme ainsi que l’apprentissage peuvent être améliorés. L’objectif à terme est d’utiliser cette technique dans le traitement des troubles psychiatriques et neurologiques.
Opitz espère que cette découverte contribuera à améliorer les connaissances et la technologie dans les applications cliniques, ce qui pourrait conduire à des thérapies plus personnalisées pour la schizophrénie, la dépression, la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.
Outre Opitz, l'équipe de recherche comprenait les co-premiers auteurs Miles Wischnewski et Harry Tran. Parmi les autres membres de l'équipe du département de génie biomédical de l'Université du Minnesota figurent Zhihe Zhao, Zachary Haigh, Nipun Perera, Ivan Alekseichuk, Sina Shirinpour et Jonna Rotteveel. Cette étude a été réalisée en collaboration avec le Dr Jan Zimmermann, professeur agrégé à la faculté de médecine de l'Université du Minnesota.
Ce travail a été soutenu principalement par le National Institute of Health (NIH), ainsi que par la Behaviour and Brain Research Foundation et l'initiative Discovery, Research, and InnoVation Economy (MnDRIVE) de l'Université du Minnesota. Les ressources informatiques ont été fournies par le Minnesota Supercomputing Institute (MSI).
