Les chercheurs ont surveillé l'activité cérébrale et comportementale d'un individu pendant cinq mois à l'aide d'analyses cérébrales, d'appareils portables et de données de smartphone.
Dans une étude récente publiée dans PLoS Biologieles chercheurs ont réalisé de la neuroimagerie pour évaluer l'impact de facteurs physiologiques, environnementaux et comportementaux sur la connectivité fonctionnelle du cerveau humain.
Sommaire
Arrière-plan
Des variables externes telles que la qualité du sommeil, l’exercice physique et les interactions sociales influencent les états mentaux à différents moments. Les principales maladies mentales présentent des variations considérables dans la fonction cérébrale au fil du temps, et les modèles de connexions cérébrales fonctionnelles reflètent correctement les sautes d’humeur. Cependant, il existe peu de recherches sur l’activité cérébrale concernant les qualités cognitives et psychologiques et la durée d’échantillonnage.
Peu d’études ont étudié les changements dans les connexions fonctionnelles cérébrales en réponse à des changements environnementaux, physiologiques et comportementaux sur différentes périodes. Des études longitudinales avec des points de mesure fréquents sont nécessaires pour étudier les interactions cerveau-comportement et les effets dépendant du temps.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié une femme de 33 ans en utilisant une cartographie fonctionnelle de précision pour évaluer les réponses cérébrales aux changements environnementaux, physiologiques et comportementaux.
Les chercheurs ont rassemblé 133 jours de données comportementales à l’aide de téléphones portables et d’appareils portables et 30 analyses d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour évaluer l’attention, la mémoire, l’état de repos et l’impact des stimuli naturalistes. L’ensemble de données de l’étude comprend des données sur l’activité cérébrale provenant de plusieurs activités IRMf et des données objectives provenant d’éléments environnementaux acquis à l’aide de capteurs autonomes.
Les chercheurs ont évalué les connexions cérébrales fonctionnelles au cours de quatre tâches distinctes : le test de vigilance psychomotrice (PVT) pour une attention soutenue, l'état de repos, le visionnage de films comme paradigme réaliste et des tests doubles 1-back et 2-back pour la mémoire de travail. Ils ont également surveillé des variables externes telles que le sommeil, l’activité physique, l’activité du système nerveux autonome (SNA) et l’humeur à l’aide de téléphones portables et de gadgets portables de pointe.
Les chercheurs ont évalué la fonction cognitive quotidiennement pendant 19 semaines et ont réalisé une IRMf deux fois par semaine pendant 15 semaines. Les anneaux Quora ont enregistré l'activité physique et le sommeil. Une application pour smartphone suivait l'humeur et les événements quotidiens. De plus, le participant a rempli le questionnaire PANAS (Positive and Negative Affect Schedule). Des études décalées ont examiné les corrélations croisées entre les délais et les variables comportementales, physiologiques et de style de vie qui influencent la connexion cérébrale fonctionnelle.
Les chercheurs ont étudié les effets de variables comportementales, physiologiques et de style de vie sur les schémas de connexion fonctionnelle du cerveau. Ils ont étudié la corrélation entre le sommeil et les tâches attentionnelles dans les réseaux fronto-pariétal (FPN), par défaut (DMN), cingulo-operculaire et somatomoteur. Ils ont également examiné la relation entre le sommeil, les habitudes d'exercice physique et les connexions fonctionnelles liées à la mémoire de travail.
Les chercheurs ont étudié si la similitude croissante de l'humeur, des habitudes de sommeil ou de l'activité du SNA entre les jours se traduisait par des similitudes interjournalières plus élevées lors des activités de visionnage de films. De plus, ils ont examiné si les habitudes de sommeil au cours des 15 jours précédents étaient associées à une connectivité fonctionnelle lors de tâches d'attention soutenue et comment le sommeil influence ces connexions sur différentes périodes. En outre, ils ont exploré si les variables comportementales, physiologiques et de style de vie quotidiennes pouvaient expliquer la variation de la précision de la catégorisation des segments temporels.
Résultats
L’étude révèle que les schémas d’exercice physique et de sommeil sont associés à des connexions fonctionnelles dans le cerveau lors de tâches telles que l’attention, la mémoire de travail et l’IRM fonctionnelle au repos. Les habitudes de sommeil au cours des 15 jours précédents sont également en corrélation avec les connexions dans les réseaux cérébraux FPN, DMN, somatomoteurs et cingulo-operculaires lors des tâches d'attention. L'humeur, le sommeil et l'activité du SNA influencent également la précision de la classification des segments temporels lors des tâches de visionnage de films.
Le sommeil et l’exercice physique influencent la connectivité cérébrale lors de la réalisation d’activités exigeantes sur le plan cognitif. Pourtant, la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) et la fréquence respiratoire sont plus cruciales pour la connectivité au repos et pour regarder des films. Des heures de sommeil plus longues et davantage d'interruptions augmentent l'efficacité globale du DMN et l'intégration somatomotrice. Moins d’activité physique la veille est également liée à une connexion plus faible et à une moindre intégration FPN.
La valeur maximale de HRV de la veille était liée aux connexions entre le gyrus temporal moyen et l'insula à gauche et à la connectivité entre le gyrus cingulaire postérieur et le cervelet à droite. Un HRV minimum inférieur la veille est lié à une intégration inter-réseau plus faible pour le FPN.
L'équipe a trouvé un lien négatif entre le sommeil agité de la veille et l'activité ISC dans le sillon pariétal supérieur gauche, mais une relation positive entre le VRC moyen et l'activité ISC dans le gyrus frontal supérieur médial gauche. L'efficacité globale du DMN et du FPN a montré des liens cohérents avec de courts décalages de temps d'éveil et de longs décalages de durée de sommeil, mais leur coefficient de participation n'a pas été affecté.
Conclusion
Les résultats indiquent que les variables physiologiques et comportementales sont associées à la connectivité cérébrale à court et à long terme, jusqu'à 15 jours. Lors de stimuli réalistes tels que des films, l’activité cérébrale est liée aux schémas de fréquence respiratoire dans des zones spécifiques du cerveau sur une période de huit à 11 jours. La combinaison des connexions cérébrales, des informations physiologiques et des signaux environnementaux stimulera la recherche neuroscientifique environnementale et facilitera les soins de santé de précision.
