- Une étude suggère que 20 minutes de vélo modéré augmentent l'activité cérébrale de l'hippocampe, une région essentielle à l'apprentissage et à la mémoire.
- Cette activité hippocampique accrue peut favoriser la consolidation de la mémoire, aidant potentiellement le cerveau à traiter et à stocker des informations.
- Une intensité d'exercice plus élevée était associée à une activité cérébrale plus forte, ce qui suggère que les niveaux d'exercice peuvent influencer l'ampleur de la réponse cérébrale liée à la mémoire.
Il existe de nombreuses stratégies et techniques différentes pour aider à maintenir ou à améliorer la mémoire d'une personne. Souvent, bon nombre de ces méthodes mettent l’accent sur le maintien du cerveau actif.
Ces activités d’entraînement cérébral se concentrent souvent sur la stimulation de régions spécifiques du cerveau impliquées dans la mémoire, comme l’hippocampe. En particulier, l’hippocampe joue un rôle important dans la consolidation de la mémoire, processus par lequel les souvenirs nouvellement formés se transforment en souvenirs à long terme.
Auparavant, les neuroscientifiques ont documenté des « ondulations » de l’activité cérébrale liées à la mémoire chez la souris et le rat. Cependant, ils n’ont pas pu confirmer ce lien chez l’homme.
Aujourd'hui, une nouvelle étude, publiée dans Brain Communications, suggère que de brèves séances d'exercice physique pourraient modifier l'activité cérébrale humaine, déclenchant des vagues de « ondulations » qui pourraient aider le cerveau à traiter et à stocker les informations plus efficacement.
Ces résultats fournissent certaines des premières preuves directes expliquant comment l’exercice profite à la cognition chez l’homme au niveau neuronal.
Sommaire
L’exercice déclenche des « ondulations de mémoire » dans le cerveau
Les chercheurs savent depuis longtemps que l’activité physique est associée à des améliorations de la mémoire et d’autres fonctions cognitives. Cependant, en raison des difficultés à enregistrer l’activité cérébrale humaine, une grande partie des preuves antérieures proviennent d’études comportementales ou de méthodes d’imagerie indirecte.
Cependant, dans cette étude, les chercheurs ont directement enregistré l’activité cérébrale par électroencéphalographie intracrânienne (iEEG). Généralement utilisée pour surveiller l’épilepsie sévère, cette technique consiste à implanter des électrodes dans le cerveau pour observer les signaux neuronaux avec une grande précision.
Le co-auteur principal Juan Ramirez-Villegas, PhD, chercheur scientifique titulaire à l'Institut de neurosciences d'Alicante du Conseil espagnol de la recherche et à l'Université Miguel Hernández d'Elche, s'est entretenu avec Actualités médicales aujourd'hui sur les avantages de cette technique.
« Ces électrodes peuvent enregistrer des signaux électriques produits par des groupes de neurones actifs ensemble. Cela nous permet de détecter de brefs événements d'activité neuronale coordonnée tels que des ondulations, qui joueraient un rôle important dans la mémoire », a déclaré Ramirez-Villegas.
« Comme ces enregistrements capturent directement l'activité électrique du cerveau, ils fournissent un niveau de détail que les scanners cérébraux ne peuvent pas. Ils nous permettent d'observer la dynamique rapide des circuits neuronaux en temps réel, nous donnant une fenêtre beaucoup plus claire sur la façon dont le cerveau traite l'information », a-t-il ajouté.
En quoi consiste l’étude
L'équipe a étudié 14 participants âgés de 17 à 50 ans à qui des électrodes avaient été implantées dans le cadre d'un traitement contre l'épilepsie. Les 14 personnes ont effectué une séance de 20 minutes sur un vélo stationnaire, pédalant à un rythme confortable.
Les chercheurs ont choisi ce protocole car il était court et réalisable à mettre en œuvre en milieu clinique. L’équipe a ensuite mesuré l’activité cérébrale avant et après la séance d’exercices.
Après l’exercice, l’équipe de recherche a observé une augmentation significative de l’activité ondulatoire à haute fréquence provenant de l’hippocampe. Ces ondulations se propagent ensuite vers d’autres régions du cerveau impliquées dans le traitement et le rappel des informations.
« Les ondulations sont de très brèves explosions d'activité électrique hautement synchronisées dans le centre de la mémoire du cerveau, l'hippocampe », nous a expliqué Ramirez-Villegas.
« Chez les animaux, ils sont connus pour jouer un rôle clé dans la stabilisation des souvenirs après une expérience. Vous pouvez les considérer comme des moments où le cerveau « examine » rapidement les informations, aidant ainsi à convertir les expériences récentes en souvenirs durables », a-t-il illustré.
Pourquoi les ondulations sont importantes pour la mémoire
Les événements d’ondulation décrivent de brèves explosions d’activité neuronale synchronisée. Les chercheurs suggèrent que ces ondulations sont comparables aux transferts de données à grande vitesse.
Les experts pensent que ces ondulations aident le cerveau à consolider et à récupérer des souvenirs. Les scientifiques avaient déjà observé ces signaux chez les rongeurs.
Cependant, jusqu’à présent, les preuves d’une activité d’entraînement chez l’homme étaient limitées.
Les nouveaux enregistrements montrent que l'activité physique augmente à la fois la fréquence des ondulations dans l'hippocampe et leur synchronisation avec d'autres réseaux cérébraux, suggérant une communication plus forte entre les régions impliquées dans le traitement de la mémoire.
« La découverte la plus surprenante n'est pas seulement que nous avons observé des changements mesurables dans l'activité ondulatoire de l'hippocampe. Mais aussi que l'exercice influence également les structures corticales », a déclaré Ramirez-Villegas.
« De plus, il est surprenant de voir comment, après une séance d'exercice intense, la communication hippocampique-corticale semble être améliorée, un phénomène considéré comme fortement lié au traitement de la mémoire. Cela suggère que même une brève activité physique peut influencer la dynamique neuronale impliquée dans l'apprentissage et la mémoire », a-t-il noté.
De plus, l’étude a également révélé que des fréquences cardiaques plus élevées pendant l’exercice étaient liées à une activité d’ondulation plus forte par la suite. Cela indique que l'intensité de l'exercice peut influencer l'ampleur de la réponse neuronale.
« Nous avons constaté que les participants qui atteignaient une fréquence cardiaque plus élevée pendant l'exercice avaient tendance à montrer une activité d'entraînement plus forte par la suite. Cela suggère que l'intensité de l'activité physique peut influencer la façon dont les circuits de mémoire du cerveau réagissent. »
– Juan Ramírez-Villegas, PhD
Implications pour l’apprentissage et la santé cérébrale
Les résultats suggèrent que même un court entraînement pourrait temporairement améliorer la capacité du cerveau à coder ou à mémoriser des informations.
Les chercheurs proposent que l’augmentation de l’activité ondulatoire puisse représenter un mécanisme neuronal sous-tendant les bienfaits cognitifs bien connus de l’exercice.
Ramirez-Villegas a noté ce que cela nous apprend sur la façon dont le cerveau traite les souvenirs : « L'activité ondulatoire dans l'hippocampe est considérée comme un marqueur du traitement neuronal lié à la mémoire. Lorsque l'activité ondulante augmente, l'hippocampe peut échanger plus activement des informations avec d'autres régions du cerveau. »
« Nos résultats soulèvent la possibilité que l'exercice améliore les processus neuronaux qui aident à stabiliser ou à organiser les souvenirs », a-t-il déclaré.
Des recherches antérieures ont montré qu'une activité physique régulière peut améliorer la mémoire dans différents groupes d'âge et peut aider
« On sait déjà que l'activité physique favorise la santé du cerveau tout au long de la vie. Nos résultats suggèrent un mécanisme neurophysiologique potentiel par lequel l'exercice pourrait bénéficier aux circuits liés à la mémoire », a ajouté Ramirez-Villegas.
« Comprendre ces mécanismes pourrait à terme contribuer à orienter les stratégies visant à préserver les fonctions cognitives », note le chercheur.
Limites et prochaines étapes
Bien que les résultats soient prometteurs, l’équipe de recherche prévient que l’étude a porté sur un petit groupe de participants épileptiques. Ainsi, les résultats pourraient ne pas représenter pleinement la population générale.
Cependant, les tendances observées concordaient avec celles des études utilisant l’IRM fonctionnelle chez des adultes en bonne santé, ce qui suggère que les effets s’étendent probablement au-delà de ce groupe.
Ramírez-Villegas a dit MNT qu'une prochaine étape importante consistera à lier directement ces changements neuronaux à la rétention de mémoire :
« Des études futures combineront des enregistrements neuronaux avec des tests comportementaux pour voir si les changements dans l'activité d'entraînement se traduisent par des améliorations mesurables dans l'apprentissage ou le rappel. Cela aidera à clarifier comment l'exercice influence les systèmes de mémoire du cerveau. »
Bien que des recherches supplémentaires soient encore nécessaires, ces résultats confirment de plus en plus de preuves selon lesquelles même de brèves périodes d'activité physique peuvent aider à préparer le cerveau à l'apprentissage et aux performances cognitives.
