Stimuler la mémoire sans intervention chirurgicale

Avec l’âge, il devient de plus en plus difficile de se rappeler où se trouvent certains objets – qu’il s’agisse des clés ou de l’endroit où l’on a garé sa voiture. Cette mémoire spatiale se détériore encore davantage avec l'apparition de la démence, une condition qui touche une personne dans le monde toutes les trois secondes, selon Alzheimer’s Disease International.

Nous répondons à une préoccupation majeure pour les personnes atteintes de démence.

Les équipes de recherche de deux laboratoires de l'EPFL ont uni leurs forces pour stimuler cette mémoire spatiale en créant un dispositif expérimental unique qui associe une stimulation cérébrale profonde non invasive, un entraînement en réalité virtuelle et une imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) – le tout réuni au sein du Campus Biotech à Genève. Publiée dans Science Advances, cette étude démontre que des impulsions électriques ciblées et indolores appliquées à l'hippocampe et aux structures adjacentes, une région cérébrale profonde impliquée dans la mémoire et la navigation spatiale, peuvent améliorer la capacité du cerveau à se rappeler des lieux et à se diriger.

« En cherchant des moyens d’améliorer la mémoire spatiale sans chirurgie ni médicaments, nous répondons à une préoccupation majeure pour une population importante et croissante : les personnes âgées, les patientes et patients souffrant de traumatismes cérébraux ou les personnes atteintes de démence », explique Friedhelm Hummel, directeur du Hummel Lab.

Cette étude est le fruit d'une collaboration entre le Hummel Lab et le Laboratoire de neurosciences cognitives d'Olaf Blanke (LNCO), tous deux rattachés à l'institut Neuro X de l'EPFL. En associant l'expertise de Friedhelm Hummel en stimulation cérébrale non invasive aux recherches cognitives d’Olaf Blanke sur la navigation spatiale en réalité virtuelle, les deux groupes de recherche ont mis au point une configuration neuro-technologique unique.

Une combinaison de neurotechnologies seule en son genre
L'expérience débute avec la pose de quatre électrodes inoffensives sur la tête de volontaires sains pour stimuler l'hippocampe et les structures adjacentes. Cette technique non invasive de la stimulation électrique par interférence temporelle transcrânienne envoie des impulsions ciblées sans provoquer d’inconfort chez les participantes et participants.

Cela nous amène à penser qu'en stimulant l'hippocampe, nous avons temporairement augmenté la plasticité cérébrale.

Ensuite, les volontaires sont immergés dans un monde virtuel à l'aide de lunettes de réalité virtuelle. S’appuyant sur des recherches antérieures du premier co-auteur Hyuk-June Moon, les scientifiques demandent aux participants de naviguer dans une série de lieux et de se souvenir de points de repère. Ce cadre virtuel immersif permet à l’équipe de recherche de mesurer avec précision la capacité des volontaires à se rappeler et à naviguer dans un environnement spatial tout en recevant la stimulation tTIS.

«Lorsque la stimulation a été appliquée, nous avons observé une nette amélioration du temps de rappel des participants – le temps nécessaire pour commencer à se diriger vers l’endroit où ils pensaient que l’objet se trouvait», explique Elena Beanato, l'autre première co-autrice de l'étude. «Cela nous amène à penser qu'en stimulant l'hippocampe, nous avons temporairement augmenté la plasticité cérébrale, ce qui, combiné à l'entraînement dans un environnement virtuel, favorise une navigation spatiale plus efficace.»

L’ensemble de l'expérience a été réalisée dans un scanner IRMf. L’équipe de recherche a ainsi obtenu des images en temps réel de l'activité cérébrale, leur permettant de suivre les réponses à la tTIS de l'hippocampe et des régions avoisinnantes lors des tâches de navigation spatiale. Les données IRMf ont révélé des changements dans l’activité neuronale associés aux modifications comportementales observées, en particulier dans les zones responsables de la mémoire et de la navigation, offrant ainsi aux chercheur.euses une meilleure compréhension de la manière dont la stimulation non invasive module les fonctions cérébrales.

Cette intégration de technologies de pointe à l'institut Neuro X de l'EPFL, fait de Campus Biotech l'un des rares endroits où ces trois techniques expérimentales peuvent être combinées dans une même étude.

À long terme, nous envisageons d'utiliser cette approche pour développer des thérapies ciblées pour les personnes souffrant de troubles cognitifs.

«L’alliage de la tTIS, de la réalité virtuelle et de l'IRMf offre une approche hautement contrôlée et innovante pour étudier la réponse du cerveau à la stimulation et son impact sur les fonctions cognitives», ajoute Olaf Blanke. «À long terme, nous envisageons d'utiliser cette approche pour développer des thérapies ciblées pour les personnes souffrant de troubles cognitifs, offrant ainsi un moyen non invasif d'améliorer la mémoire et les capacités spatiales.»