Les prothèses neuronales visent à stimuler la mémoire – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-caption="Tâche de rappel d'image L’équipe de recherche a administré une neurostimulation aux participants à l’étude lors de tâches de mémoire de reconnaissance visuelle, constatant des changements significatifs dans la façon dont les gens se souvenaient des images. (Avec l'aimable autorisation de l'École de médecine de l'Université Wake Forest) »>

Un système prothétique électronique pourrait aider les personnes souffrant de troubles de la mémoire – dus à la maladie d'Alzheimer, à un traumatisme crânien ou à l'épilepsie – à mémoriser des informations spécifiques. La nouvelle technologie, développée par des chercheurs de École de médecine de l'Université Wake Forest et par University of Southern California, travaille sur l'hippocampe, une partie du cerveau impliquée dans la création de nouveaux souvenirs.

Les interfaces cerveau-ordinateur, telles que les membres robotiques, établissent la communication entre le cerveau et un appareil externe. L’hippocampe (les humains ont en réalité deux hippocampes, un dans chaque hémisphère du cerveau) peut, dans une certaine mesure, développer de nouveaux neurones. Mais les scientifiques n’ont pas trouvé de moyen de réparer les dommages causés à l’hippocampe. La prothèse neuronale développée par les chercheurs utilise des modèles dérivés de l'activité électrique de l'hippocampe pour stimuler le rappel.

« La plupart des interfaces de contrôle cérébral s’appuient sur le cerveau pour déterminer comment gérer les entrées des objets. Nous travaillons sur la façon de déterminer comment faire correspondre ce que fait le cerveau », explique Brent Roeder, chercheur à Wake Forest qui travaille sur le projet depuis près d'une décennie. "Nous cherchons à déterminer quelles sont les manières possibles d'améliorer la fonction de mémoire, et quelles méthodes fonctionnent le mieux pour quelles personnes et dans quel type de conditions ?"

Mémoire d'encodage et de décodage

Dans une étude publiée en 2018 dans Journal d'ingénierie neuronale, l'équipe a stimulé les neurones de l'hippocampe en temps réel à l'aide d'un modèle mathématique non linéaire multi-entrées et multi-sorties. « [Dans cette étude, le modèle] ne se souciait pas de ce dont vous essayiez de vous souvenir… il essayait simplement d'aider votre hippocampe à mieux fonctionner », explique Roeder.

Dans leurs travaux les plus récents, rapportés dans Frontières de la neuroscience computationnelle, les chercheurs ont isolé l'activité électrique de neurones spécifiques, puis ont utilisé ces informations pour stimuler l'hippocampe afin de voir si cela pouvait aider les gens à mieux se souvenir d'images spécifiques.

L’étude a porté sur 14 adultes – qui avaient tous reçu un diagnostic d’épilepsie et participaient à une procédure diagnostique de cartographie cérébrale au cours de laquelle des électrodes étaient placées dans au moins un hippocampe. Les participants ont vu différentes catégories d'images (animal, bâtiment, plante, outil ou véhicule) dans le cadre d'une tâche de mémoire visuelle retardée de correspondance avec un échantillon. Les chercheurs ont identifié une activité neuronale commune dans l’hippocampe pour chaque catégorie d’images et ont utilisé ces informations pour dériver un schéma de déclenchement fixe et calculé mathématiquement. Ce modèle de tir a ensuite été utilisé pour stimuler l’hippocampe lors d’une tâche de mémoire de reconnaissance visuelle.

« Nous testions en réalité deux choses dans cette étude. La première est : pouvez-vous stimuler pour obtenir des informations spécifiques ? Et la seconde était : dans quelle mesure sommes-nous capables de stimuler les informations que nous voulons stimuler ? » dit Röder. « La réponse à la première question est donc oui, vous pouvez stimuler pour obtenir des informations spécifiques. La réponse à la deuxième question est : eh bien, il y a beaucoup de choses à améliorer.

Les chercheurs ont observé à la fois des augmentations et des diminutions des performances de la mémoire. Dans environ 22 % des cas, il y avait une différence dans la façon dont les participants se souvenaient des images qui leur avaient été montrées auparavant. Lorsque la stimulation était délivrée des deux côtés du cerveau, près de 40 % des participants souffrant de troubles de la mémoire présentaient des changements dans les performances de la mémoire.

« L'exemple que je donne, c'est que vous avez vu un serveur porter un plateau sur ses doigts. Ils ne supportent pas tout le plateau, mais une partie du plateau. Mais comme ces parties du plateau sont reliées au reste du plateau, elles soulèvent tout le plateau », explique Roeder. « Notre mémoire est associative. Nous n’essayons pas de soutenir toute la mémoire – nous essayons de soutenir une partie de l’activité neuronale pour stimuler toute la mémoire.

Les chercheurs concluent qu’il peut y avoir eu plus de chevauchement entre les catégories d’images qu’ils ne l’avaient prévu (par exemple, les animaux se trouvent souvent à proximité des plantes). Rendre les catégories d’images plus distinctes, en affichant par exemple des couleurs ou des directions au lieu d’images, pourrait contribuer à améliorer les performances de la prothèse électronique.

«Maintenant que nous savons que c'est possible… il ne reste plus qu'à s'améliorer», déclare Roeder.

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• La source: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/