Dans une étude longitudinale rare, des chercheurs de l'Université Aalto et de l'Université d'Oulu ont suivi l'activité cérébrale et comportementale d'une personne pendant cinq mois à l'aide d'analyses cérébrales et de données provenant d'appareils portables et de smartphones.
«Nous voulions aller au-delà des événements isolés», explique Ana Triana, responsable de la recherche.
Notre comportement et nos états mentaux sont constamment façonnés par notre environnement et nos expériences. Pourtant, nous savons peu de choses sur la réponse de la connectivité fonctionnelle cérébrale aux changements environnementaux, physiologiques et comportementaux sur différentes échelles de temps, de quelques jours à plusieurs mois. »
Ana Triana, Université Aalto
L’étude a révélé que notre cerveau ne réagit pas à la vie quotidienne de manière immédiate et isolée. Au lieu de cela, l’activité cérébrale évolue en réponse aux habitudes de sommeil, à l’activité physique, à l’humeur et à la fréquence respiratoire sur plusieurs jours. Ceci suggère que même une séance d'entraînement ou une nuit agitée de la semaine dernière pourrait encore affecter votre cerveau – ; et donc votre attention, votre cognition et votre mémoire – ; jusque dans la semaine prochaine.
La recherche a également révélé un lien étroit entre la variabilité de la fréquence cardiaque – ; une mesure de l'adaptabilité du coeur – ; et la connectivité cérébrale, en particulier au repos. Cela suggère que les impacts sur la réponse de relaxation de notre corps, comme les techniques de gestion du stress, pourraient façonner le câblage de notre cerveau même lorsque nous ne nous concentrons pas activement sur une tâche. Il a également été constaté que l’activité physique influence positivement la façon dont les régions du cerveau interagissent, ce qui peut avoir un impact sur la mémoire et la flexibilité cognitive. Même des changements subtils d’humeur et de fréquence cardiaque ont laissé des empreintes durables pouvant aller jusqu’à quinze jours.
L'étude va au-delà d'un instantané
La recherche est inhabituelle dans la mesure où peu d’études sur le cerveau impliquent une surveillance détaillée sur plusieurs jours et semaines. « L'utilisation de la technologie portable s'est révélée cruciale », explique Triana. «Les scanners cérébraux sont des outils utiles, mais un instantané d'une personne immobile pendant une demi-heure ne peut pas en dire beaucoup.» Notre cerveau ne fonctionne pas de manière isolée.
Triana était elle-même le sujet de la recherche, surveillée dans sa vie quotidienne. Son rôle unique en tant qu'auteur principal et participant à l'étude a ajouté à la complexité, mais a également apporté des informations directes sur la meilleure façon de maintenir l'intégrité de la recherche sur plusieurs mois de collecte de données personnalisées.
« Au début, c'était excitant et un peu stressant. Ensuite, la routine s'installe et on oublie », explique Triana. Les données des appareils et des scanners cérébraux bihebdomadaires ont été complétées par des données qualitatives provenant d'enquêtes sur l'humeur.
Les chercheurs ont identifié deux modèles de réponse distincts : une vague à court terme durant moins de sept jours et une vague à long terme pouvant aller jusqu'à quinze jours. Le premier reflète des adaptations rapides, comme la manière dont la concentration est affectée par un mauvais sommeil, mais il récupère rapidement. L'onde longue suggère des effets plus progressifs et durables, en particulier dans les domaines liés à l'attention et à la mémoire.
Les études sur un seul sujet offrent des opportunités pour améliorer les soins de santé mentale
Les chercheurs espèrent que leur approche innovante inspirera de futures études combinant les données cérébrales avec la vie quotidienne pour aider à personnaliser le traitement de la santé mentale.
«Nous devons importer des données de la vie quotidienne dans le laboratoire pour avoir une vision complète de la façon dont nos habitudes façonnent le cerveau, mais les enquêtes peuvent être fatigantes et inexactes», déclare le co-auteur de l'étude, neuroscientifique et médecin, le Dr Nick Hayward. «Il est crucial de combiner une physiologie concomitante avec des scanners cérébraux répétés chez une seule personne. Notre approche donne un contexte aux neurosciences et apporte des détails très fins à notre compréhension du cerveau.
L’étude constitue également une preuve de concept pour la recherche sur les patients. Le suivi des changements cérébraux en temps réel pourrait aider à détecter précocement les troubles neurologiques, en particulier les problèmes de santé mentale où des signes subtils pourraient passer inaperçus.
« Lier l'activité cérébrale aux données physiologiques et environnementales pourrait révolutionner les soins de santé personnalisés, ouvrant la porte à des interventions plus précoces et à de meilleurs résultats », déclare Triana.
Les résultats seront publiés dans Biologie PLOS le 8 octobre.
