Le potentiel d'amélioration cognitive de la neuromodulation
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Dr Elisabetta Burchi, MD, MBA Psychiatre clinicienne Responsable de la recherche translationnelle chez Parasym. |
Depuis Hippocrate, la science (et l’art) de la médecine s’est toujours consacrée au soin des malades, en développant ses méthodes et son corpus de connaissances autour du concept de « maladie ». À côté de cette approche thérapeutique, dans les sociétés passées, des mesures préventives étaient promues par des règles religieuses d’hygiène, qui visaient pratiquement à prévenir les maladies infectieuses et les carences nutritionnelles ; finalement, la médecine scientifique a évolué vers le concept de « santé », en intégrant la prévention comme objectif dans ce que l’on appelle aujourd’hui la médecine préventive.
Le dernier changement paradigmatique est allé encore plus loin et, si la restauration de la santé est l’objectif nécessaire de tout traitement médical, c’est l’amélioration du bien-être qui est désormais devenue l’objectif aspiré de toute pratique médicale. Cela est particulièrement vrai dans le domaine de la psychologie positive, où de nombreuses stratégies visant à augmenter les fonctions cérébrales ont été étudiées et proposées. Par ailleurs, dans une société de l’information de plus en plus complexe, le fonctionnement cognitif est devenu l’atout le plus précieux.
Amélioration cognitive (ainsi que l’intelligence) est un concept multifacette et peut être définie comme « l’amplification ou l’extension des capacités centrales de l’esprit par l’amélioration ou l’augmentation de systèmes internes ou externes de traitement de l’information ».
Fait intéressant, il a été constaté qu’une grande variété d’interventions – telles que biochimiques (c.-à-d. nootropes, psychostimulants), comportementales (p. ex. exercice physique, méditation) et physiques (p. ex. stimulation électrique et magnétique) – peuvent améliorer les fonctions cognitives chez des sujets sains. Ces potentialisateurs cognitifs diffèrent non seulement par leur mode d’action et par le domaine cognitif qu’ils ciblent – mémoire, créativité, fonctions exécutives ou motivation –, mais aussi par l’échelle de temps sur laquelle ils agissent, leurs effets indésirables et la manière dont ils affectent différemment divers groupes de sujets.
Parmi les stratégies les plus récentes, les techniques de neuromodulation visent l’amélioration cognitive par une action directe sur la plasticité neuronale. Plus largement, il est intéressant de noter que les techniques de stimulation cérébrale ont trouvé conceptuellement une place de choix dans la recherche en psychiatrie, étant donné le nouveau paradigme qui considère les troubles mentaux comme des troubles de la neuroplasticité (Tom Insel, NIMH).
Outre leurs applications thérapeutiques, des techniques non invasives, telles que la stimulation magnétique transcrânienne répétitive (rTMS), la stimulation transcrânienne à courant continu (tDSC) ou la stimulation vagale auriculaire transcutanée (taVNS), sont devenues particulièrement intrigantes dans le domaine de l’amélioration cognitive en raison de leur profil de sécurité et de leur faisabilité.
Un nombre croissant de recherches suggère que la stimulation transcutanée non invasive de la branche auriculaire du nerf vague (taVNS), en appliquant une stimulation électrique de faible intensité sur l’oreille externe gauche, peut favoriser la plasticité neuronale en agissant de manière similaire à la stimulation du nerf vague cervical (cVNS), dont l’action a été impliquée dans la mémoire et l’apprentissage.
Des données récentes montrent que la stimulation non invasive du nerf vague auriculaire (taVNS) augmente les performances cognitives. Une étude récente menée avec des dispositifs Nurosym auprès d’un échantillon de jeunes adultes lecteurs au développement typique a montré que la taVNS ciblée, associée à la lecture de passages, peut améliorer la performance de compréhension en lecture — une compétence qui requiert à la fois des aptitudes de lecture et de mémoire.
En particulier, cet effet était porté par une augmentation significative de l’apprentissage et du rappel, présente dans le groupe taVNS actif mais pas dans le groupe taVNS simulé.
Fig. 1. Illustration de la projection du nerf vague vers des zones clés du cerveau impliquées dans l’encodage des souvenirs.
Figure 2. Performance aux questions du test. (A) Avantage significatif de Nurosym par rapport au placebo sur l’ensemble des questions. (B) Cet effet était porté par un bénéfice significatif de la taVNS active sur les questions de mémoire. (C) Aucun bénéfice de la taVNS sur les questions de compréhension. Les barres d’erreur représentent l’erreur-type de la moyenne. * p < .05
Figure 3. Performance après l’entraînement. (A) Tendance vers un pourcentage de réponses correctes plus élevé. (B) La rétention était significativement supérieure avec Nurosym par rapport au placebo. L’effet était également plus important avec la fréquence moyenne ciblée de Nurosym.
Figure 4. Nurosym a entraîné moins d’erreurs de lecture par passage par rapport au placebo.
Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’association d’une stimulation ciblée et de la lecture tire parti des circuits neuronaux existants pour renforcer la mémoire du contenu lu. Étant donné que la stimulation du nerf vague repose sur une libération précisément synchronisée de neurotransmetteurs tels que la noradrénaline et l’acétylcholine, nous suggérons que ces substances agissent en renforçant les synapses existantes dans le cerveau au développement typique plutôt qu’en favorisant la formation de nouvelles connexions.
Pris ensemble, ces éléments suggèrent que, quel que soit l’âge, la mémoire joue de manière constante un rôle important dans la capacité de compréhension. Ainsi, si la taVNS peut accroître l’apprentissage et améliorer la mémoire des éléments appris, comme ces données le laissent entendre, l’ajout de la taVNS peut être envisagé comme un « amplificateur cognitif » afin d’accélérer les bénéfices des interventions comportementales traditionnelles, qui exigent habituellement des semaines à des mois d’entraînement régulier.
Nos recherches futures examineront le paramètre d’intensité du courant de la taVNS, en l’explorant systématiquement afin d’optimiser de futurs protocoles de stimulation cliniquement pertinents visant différentes tâches.
Enfin, bien qu’il existe une abondance de preuves montrant que la stimulation pendant l’entraînement est efficace pour favoriser la plasticité neuronale, des recherches supplémentaires sur la taVNS devraient comparer la stimulation pendant l’entraînement à la stimulation pendant la consolidation.
D’autres études ont en outre examiné si la taVNS peut constituer une méthode prometteuse pour améliorer l’apprentissage et la mémoire, en particulier l’acquisition du langage. En particulier, en renforçant l’attention sélective et le rappel mnésique, il a été constaté que la taVNS améliore des aspects de la lecture, de l’acquisition d’une orthographe nouvelle et de l’apprentissage de catégories de la parole chez l’adulte.
Ces résultats suggèrent que la taVNS couplée induit un signal neuromodulateur temporellement précis qui améliore sélectivement la perception et la consolidation mnésique de catégories perceptuellement saillantes.
Ces conclusions présentent des implications potentiellement intéressantes pour un large éventail de tâches cognitives.
Conclusion
Garder à l’esprit que l’amélioration cognitive n’est pas un phénomène monolithique aidera à aborder toutes les questions théoriques, éthiques et scientifiques — à la fois stimulantes et exigeantes — autour des possibilités qu’apportent les nouveaux éclairages et techniques en neurosciences.
Références :
The Psychonauts’ World of Cognitive Enhancers, Napoletano F, Schifano F, Corkery JM, Guirguis A, Arillotta D, Zangani C, and Vento A (2020)
Hacking the Brain: Dimensions of Cognitive Enhancement ; Martin Dresler, Anders Sandberg, Christoph Bublitz, Kathrin Ohla, Carlos Trenado, Aleksandra Mroczko-Wąsowicz, Simone Kühn, and Dimitris Repantis
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Ana R. S. Martins, Felipe Fregni, Marcel Simis & Jorge Almeida
(2017) Neuromodulation as a cognitive enhancement strategy in healthy older adults: promises and pitfalls, Aging, Neuropsychology, and Cognition
Edith Kaan, Ivette De Aguiar, Christina Clarke, Damon G. Lamb, John B. Williamson, Eric C. Porges, A transcutaneous vagus nerve stimulation study on verbal order memory, Journal of Neurolinguistics, Volume 59, 2021,
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