Améliorations durables et dissociables de la mémoire de travail et de la mémoire à long terme chez les personnes âgées atteintes de neuromodulation répétitive, partie 1

Le développement de technologies visant à protéger ou à améliorer la mémoire des personnes âgées est un objectif durable de la médecine translationnelle.

À mesure que l’âge augmente, la mémoire des personnes âgées diminue progressivement, ce qui est aussi l’une des manifestations de la maladie d’Alzheimer. Cependant, la recherche scientifique moderne montre que la mémoire des personnes âgées peut être entraînée et améliorée grâce à certaines méthodes, obtenant ainsi d'assez bons résultats.

Premièrement, les personnes âgées doivent conserver une attitude positive et rester en bonne santé. En effet, les conditions mentales et physiques ont un grand impact sur la mémoire. Si les personnes âgées se plaignent toujours de leur mauvaise mémoire, cette mentalité négative fera chuter leur mémoire. Par conséquent, nous devons ajuster notre mentalité avec le temps, nous détendre et être heureux, et garder notre corps sain et actif.

De bonnes habitudes de vie sont également très utiles pour améliorer la mémoire. Dormir suffisamment, bien manger, être modérément actif et se reposer suffisamment sont tous bénéfiques. Ces habitudes peuvent permettre à notre corps de se reposer suffisamment et de maintenir une force physique raisonnable, garantissant ainsi une utilisation efficace de la mémoire.

De plus, les personnes âgées peuvent améliorer leur mémoire grâce à certaines méthodes d’entraînement de la mémoire. Ces méthodes incluent la solidification des souvenirs, la création d’associations et le renforcement des liens mnésiques, qui améliorent tous la mémoire grâce à l’utilisation continue des souvenirs. Par exemple, pratiquer la mémoire et les capacités d'exploration de la mémoire, telles que les cartes mémoire et les palais de la mémoire, et faire des exercices de mémoire chaque jour peut aider à améliorer la mémoire.

En bref, les personnes âgées peuvent rester actives et améliorer leur mémoire grâce à de bonnes habitudes de vie et à un entraînement de la mémoire. Tant que les personnes âgées auront confiance et continueront à travailler dur, elles pourront certainement continuer à conserver une bonne mémoire et profiter pleinement d'une vie de haute qualité. On peut voir que nous devons améliorer la mémoire, et la Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire car la Cistanche deserticola est une matière médicinale traditionnelle chinoise qui a de nombreux effets uniques, dont l'un est d'améliorer la mémoire. L’efficacité de la viande hachée vient des différents ingrédients actifs qu’elle contient, notamment des acides, des polysaccharides, des flavonoïdes, etc. Ces ingrédients peuvent favoriser la santé cérébrale de diverses manières.

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Nous décrivons ici des protocoles répétitifs (4- jours) de stimulation transcrânienne par courant alternatif (tACS) pour l'amélioration sélective et durable de la mémoire de travail auditive-verbale et de la mémoire à long terme chez les personnes de 65 à 88- ans.

La modulation de l'activité synchrone à basse fréquence, mais pas à haute fréquence, dans le cortex pariétal a amélioré préférentiellement la mémoire de travail aux jours 3, 4 et 1 mois après l'intervention, tandis que la modulation de l'activité synchrone à haute fréquence, mais pas à basse fréquence, dans le cortex pariétal. le cortex préfrontal a amélioré préférentiellement la mémoire à long terme les jours 2 à 4 et 1 mois après l'intervention.

Le taux d’amélioration de la mémoire sur 4 jours prédisait l’ampleur des bénéfices en mémoire 1 mois plus tard.

Les personnes dont la fonction cognitive de base était inférieure ont connu des améliorations de la mémoire plus importantes et plus durables. Nos résultats démontrent que la plasticité du cerveau vieillissant peut être exploitée de manière sélective et durable en utilisant une neuromodulation répétitive et hautement focalisée fondée sur les paramètres spatiospectraux des circuits corticaux spécifiques à la mémoire.

Le monde est confronté à de nombreux défis en raison du vieillissement rapide de la population mondiale. L’évolution démographique est associée à des coûts personnels, sociaux, sanitaires et économiques considérables1.

Un facteur critique contribuant aux coûts induits par le vieillissement est la déficience des systèmes de mémoire de base essentiels aux activités de la vie quotidienne, telles que la prise de décisions financières ou la compréhension du langage2. De nouveaux rapports suggèrent une probabilité accrue de telles déficiences en raison de la pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19)3.

De plus, il existe une variabilité considérable dans le déclin de la mémoire d'un individu à l'autre au cours du vieillissement4, un déclin accéléré pouvant prédire la maladie d'Alzheimer et d'autres démences ultérieures5.

Des progrès substantiels en neurosciences ont permis d'identifier les circuits et réseaux cérébraux qui sous-tendent les capacités de mémoire, et des études ont suggéré que l'activité rythmique des circuits cognitifs pourrait être importante pour la coordination du traitement de l'information.

Ce qu’il faut maintenant, ce sont des technologies permettant d’isoler et d’augmenter de manière non invasive l’activité rythmique des circuits neuronaux, inspirées par des modèles de vieillissement en bonne santé, afin de déterminer s’il est possible de protéger ou même d’améliorer la fonction de mémoire des personnes âgées de manière rapide et durable6,7.

Un défi dans l’amélioration de la fonction de mémoire chez les personnes âgées est que la fonction de mémoire ne peut pas être instanciée par un seul mécanisme cognitif. Des recherches antérieures ont caractérisé un stockage de mémoire de travail (WM) à capacité limitée pour une maintenance brève des informations et un stockage de mémoire à long terme (LTM) illimité pour une maintenance soutenue des informations.

Dans ce cadre à double magasin, des recherches antérieures ont identifié à la fois des déficits simultanés9 et des déficits sélectifs10 dans les fonctions WM et LTM avec le vieillissement, en utilisant le paradigme classique de rappel libre immédiat, associant ces magasins aux effets canoniques de récence et de primauté, respectivement11.

La recherche neuropsychologique fait depuis longtemps allusion à des substrats anatomiques et fonctionnels distincts des effets de primauté et de récence et aux magasins WM et LTM correspondants11-13.

Des contributions différentielles du cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) et du lobule pariétal inférieur (IPL) ont été suggérées14. Cependant, on ne sait pas si des mécanismes rythmiques distincts dans ces régions soutiennent des processus de mémoire distincts lors du rappel libre.

Si des mécanismes rythmiques uniques dans des régions cérébrales spatialement distinctes peuvent être identifiés, ces rythmes cérébraux peuvent alors être manipulés de manière indépendante et non invasive à l'aide de techniques telles que la stimulation transcrânienne haute définition par courant alternatif (HD-tACS) pour améliorer sélectivement la fonction de mémoire chez les personnes âgées.

On pense que l’activité rythmique dans les gammes de fréquences thêta et gamma contribue aux fonctions WM15 et LTM16, en particulier lors du rappel libre17. Cependant, les tentatives précédentes visant à moduler ces rythmes pour améliorer la mémoire ont abouti à des résultats incohérents.

Bien qu'il y ait quelques suggestions d'améliorations dans la MW avec la modulation des rythmes thêta pariétaux18, la modification des rythmes thêta dans les régions frontales7,19 et des rythmes gamma dans les régions pariétales20 et frontales21 ont donné des résultats contradictoires.

De même, bien que le tACS gamma frontal ait déjà suggéré des améliorations dans le LTM22,23, d'autres combinaisons spatiospectrales, telles que la modulation thêta frontale24,25 et thêta pariétale26, ont montré des effets variables.

De plus, bien que la modulation des rythmes gamma dans le cortex pariétal médial ait montré certains avantages pour le LTM27, les preuves causales de l'implication de ces rythmes dans les cortex pariétaux latéraux sont rares.

De plus, une grande partie de ces preuves proviennent d'études menées auprès de jeunes adultes, utilisant des paradigmes ciblant la mémoire visuospatiale et utilisant le tACS conventionnel, qui a une résolution spatiale et un engagement de cible plus faibles que des techniques telles que le HD-tACS guidé par des modèles de flux actuels28.

Ainsi, les combinaisons spécifiques de localisation et de fréquence de neuromodulation qui sont efficaces pour améliorer sélectivement la fonction MW et LTM, en particulier chez les personnes âgées, sont inconnues.

Sur la base de l'équilibre des preuves, nous avons testé les hypothèses selon lesquelles la modulation des rythmes thêta dans l'IPL améliorerait la fonction auditive-verbale de la MW (effet de récence), tandis que la modulation des rythmes gamma dans le DLPFC améliorerait la fonction auditive-verbale LTM (effet de primauté) chez les personnes âgées. (Expérience 1).

Pour moduler ces rythmes, nous avons appliqué le tACS avec des configurations source-puits optimales d'électrodes annulaires de neuf 12- mm (8 × 1 tACS) guidées par des modèles de flux de courant pour améliorer la facilité du flux de courant .

De plus, nous avons cherché à induire des effets durables en effectuant une neuromodulation répétitive sur plusieurs jours et avons testé les performances de la mémoire jusqu'à 1 mois après l'intervention. En outre, nous avons examiné l'effet des différences interindividuelles4 et testé si les personnes âgées ayant des performances cognitives générales inférieures bénéficieraient davantage de la neuromodulation.

Pour confirmer la spécificité de localisation et la spécificité de fréquence de nos hypothèses et répondre aux résultats contradictoires sur le terrain, nous avons réalisé une deuxième expérience (expérience 2) dans laquelle nous avons commuté les fréquences d'entraînement dans les deux régions pour examiner l'effet de l'entraînement gamma dans l'IPL et l'entraînement thêta. dans la fonction onmemory DLPFC.

Pour tester explicitement la réplicabilité des principaux résultats, nous avons réalisé une troisième expérience (Expérience 3), similaire à l'Expérience 1, examinant l'effet de la modulation gamma dans le DLPFC et de la modulation thêta dans l'IPL sur un échantillon indépendant de participants.

À travers ces trois expériences, nous avons recherché des preuves d'une double dissociation dans les deux réserves de mémoire en fonction des caractéristiques spatiospectrales distinctes de leurs substrats anatomiques et fonctionnels sous-jacents et, par conséquent, d'améliorations sélectives et durables de la fonction de mémoire chez les personnes âgées.

Résultats

Nous avons mené une étude randomisée en double aveugle comprenant deux expériences contrôlées de manière fictive pour cibler la fonction de mémoire chez les personnes âgées et une expérience supplémentaire pour tester la réplicabilité des principaux résultats. Dans l'expérience 1, 60 participants (Tableau 1) ont été randomisés en trois groupes (simulacre, DLPFC gamma et IPL thêta ; Fig. 1).

Nous avons utilisé un protocole de neuromodulation répétitif dans lequel chaque participant a reçu 8 × 1 tACS selon le groupe qui lui a été attribué pendant 20 minutes chaque jour pendant quatre jours consécutifs. La fréquence gamma 8 × 1 tACS a été administrée à 60 Hz, tandis que la fréquence thêta 8 × 1 tACS a été administrée à 4 Hz. , suite à des études antérieures suggérant des bénéfices plus importants à ces fréquences18,22. Chaque jour, les participants ont effectué cinq exécutions de la tâche de rappel libre.

À chaque exécution, ils ont codé une liste de 20 mots et il leur a été demandé de rappeler immédiatement les mots à la fin de la présentation de la liste. La neuromodulation a été réalisée pendant toute la durée de l'encodage et du rappel des cinq listes pour augmenter la spécificité fonctionnelle29, et cette procédure a pris environ 20 minutes (Méthodes).

Nous avons examiné les performances de la mémoire au cours des cinq exécutions en fonction de la position en série des mots présentés. Cela nous a permis d'isoler les changements de LTM et WM, séparément, indexés par les effets de courbe de position en série de primauté et de récence selon des modèles à double magasin11.

En plus de ces évaluations en ligne, nous avons évalué les performances de la mémoire hors ligne, au départ et 1 mois après l'intervention. Nous avons également déterminé la fonction cognitive générale, quantifiée à l'aide du Montreal Cognitive Assessment (MoCA)30, et les symptômes de dépression, évalués à l'aide de l'échelle de dépression gériatrique (GDS)31, au départ.

L'expérience 2 a servi de contrôle pour tester la spécificité de fréquence des effets de l'expérience 1. Ici, nous avons commuté la fréquence de neuromodulation entre les deux régions d'intérêt.

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