A pacemaker in the brain to increase your memory

Un nouveau type d’implant cérébral fonctionnant un peu comme un stimulateur cardiaque pourrait augmenter la mémoire de 15%. Les implants neuronaux qui prétendent stimuler la fonction mémoire ne sont pas nouveaux, mais une approche novatrice du problème a conduit à un dispositif qui envoie des impulsions électriques pour aider le cerveau uniquement lorsqu’il a du mal à stocker de nouvelles informations, mais reste silencieux lorsqu’il sent que le cerveau fonctionne bien.

Cette méthode de stimulation cérébrale profonde en boucle fermée pourrait un jour contribuer à améliorer la qualité de vie des personnes atteintes de traumatismes crâniens ou d’affections neurologiques dégénératives comme la maladie d’Alzheimer.

 

Pour tester leur dispositif, une équipe de scientifiques dirigée par des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie et de l’Université Thomas Jefferson a recruté 25 patients sous surveillance clinique pour l’épilepsie. Leur choix des sujets d’essai était plus une question d’éthique et de commodité qu’autre chose – tant l’appareil que le processus de surveillance exigent l’insertion de sondes fines dans le cerveau, une procédure qui serait trop risquée pour un simple essai clinique. En ajustant finement l’activité électrique des sondes, les scientifiques ont cherché à activer des composants clés du réseau de mémoire du cerveau uniquement lorsqu’il luttait pour stocker des souvenirs, mais pas lorsqu’il fonctionnait bien. Dans le test, rapporté mardi 13 février dans la revue Nature Communications, l’appareil a amélioré le rappel des mots de 15 pour cent, soit environ la quantité que la maladie d’Alzheimer vole en deux ans et demi.

 

Le concept de base, qui consiste à stimuler la mémorisation et le rappel par stimulation neuronale, est un concept ancien. Les médecins utilisent des implants similaires depuis des années pour bloquer les poussées anormales d’activité cérébrale, le plus souvent chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson et d’épilepsie.

Les neuroscientifiques sont graduellement passés de l’utilisation de techniques non invasives de stimulation magnétique transcrânienne à la stimulation profonde du cerveau dans le but de titiller les voies appropriées et d’encourager le cerveau à emmagasiner et à renouer avec la mémoire.

Bien qu’il y ait eu des succès encourageants en ciblant précisément des secteurs tels que l’hippocampe et les lobes temporaux médians, les résultats n’ont pas toujours été très cohérents.

Une partie du problème venait du choix de l’emplacement à stimuler, mais une autre venait directement de la méthode employée. En effet, jusqu’à présent les scientifiques utilisaient ce qu’on appelle un système en boucle ouverte, ce qui signifie que la stimulation n’était pas ajustée en réponse à l’activité cérébrale.

 

Le nouveau dispositif mis au point par les chercheurs de l’Université de Pennsylvanie et de l’Université Thomas Jefferson, est plutôt basé sur une boucle fermée. Ceci signifie que la stimulation électrique varie en fonction d’un feedback décodé à partir de l’activité neurale dans une partie du cerveau appelée cortex temporal latéral.

 

Les chercheurs ont étudié le modèle individuel d’activité cérébrale de chaque sujet au repos et lorsqu’ils mémorisaient une liste de mots. Lors des séances de suivi, ils ont stimulé le cortex temporal latéral chaque fois que la rétroaction du système leur disait que le volontaire avait une faible probabilité de se souvenir d’un mot en se basant sur la façon dont ils le mémorisaient.

D’une certaine manière, cette nouvelle façon de stimuler le cerveau fonctionne comme un stimulateur cardiaque : les capteurs « observent » ce qui se passe avant d’agir, ne stimulant les tissus que lorsque c’est nécessaire.

 

" Je me souviens d’avoir fait les tests et de m’en être amusé », a dit David Mabrey, participant à l’étude, au New York Times. " Mais je ne pouvais honnêtement pas dire comment la stimulation affectait ma mémoire. Tu ne ressens rien, tu ne sais pas si c’est allumé ou éteint ".

Idéalement, la recherche pourrait être utilisée pour aider les patients atteints d’Alzheimer en récupérant leur mémoire défaillante au fur et à mesure qu’elle dégénère. Mais l’idée de décoder l’activité neuronale et de répondre ensuite par la stimulation pourrait avoir des applications pour de nombreuses affections neurologiques. « Maintenant que la technologie est prête à l’emploi, toutes sortes d’algorithmes de neuromodulation pourraient être utilisés de cette façon », a déclaré le psychologue de l’Université de Pennsylvanie et auteur principal de l’étude, Michael Kahana.

À l’avenir, les chercheurs ont l’intention d’étudier le fonctionnement de la méthode en boucle fermée sur la partie rappel du processus de mémoire, en se reconnectant avec des souvenirs établis qui sont juste hors de portée.

 

L’implant est le résultat d’années de travail de décodage des signaux cérébraux, financé récemment à hauteur de plus de 70 millions de dollars par le ministère de la Défense américain pour développer des traitements pour les traumatismes crâniens, la blessure caractéristique des guerres en Irak et en Afghanistan.

 

Cette technologie n’est pas destinée à vous aider à retrouver vos clés de voiture si vous avez un simple trou de mémoire. En effet, la mise en place des sondes là où on en a besoin dans le cerveau est une opération délicate. Elle ne pourrait être entreprise que dans les cas extrêmes où les médicaments ou d’autres traitements auraient échoué. Mais pour certaines personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer, ce type de pacemaker cérébral pourrait améliorer considérablement leur qualité de vie et leur donner quelques années de plus pour mieux se souvenir.

 

Plus largement, les spécialistes du cerveau voient dans cette découverte des applications prometteuses. C’est le cas du Dr Edward Chang, professeur de neurochirurgie à l’Université de Californie à San Francisco, qui a déclaré au New York Times : « Des approches de ce type pourraient être pertinentes pour d’autres applications, comme le traitement des symptômes de la dépression ou de l’anxiété, même si les cibles dans le cerveau sont différentes ".

 

 

Sources : Sciencealert, Nature, New York Times