117. NEUROSCIENCES & PSYCHOLOGIE.
Neuroplasticité, l'apprentissage et la mémoire, la réalité virtuelle stimule leurs rythmes cérébraux essentiels
Résumé : La réalité virtuelle immersive améliore les ondes thêta et êta dans l'hippocampe, améliorant ainsi la mémoire, l'apprentissage et la neuroplasticité.
Source: UCLA
Une nouvelle découverte chez le rat montre que le cerveau réagit différemment dans les environnements de réalité virtuelle immersifs par rapport au monde réel. Cette découverte pourrait aider les scientifiques à comprendre comment le cerveau rassemble des informations sensorielles provenant de différentes sources pour créer une image cohérente du monde qui nous entoure. Cela pourrait également ouvrir la voie à une « thérapie de réalité virtuelle » pour les troubles de l'apprentissage et de la mémoire, notamment le TDAH, l'autisme, la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie et la dépression.
Mayank Mehta, PhD, est à la tête du WM Keck Center for Neurophysics et professeur dans les départements de physique, de neurologie et de génie électrique et informatique de l'UCLA. Son laboratoire étudie une région du cerveau appelée l'hippocampe, qui est un moteur principal de l'apprentissage et de la mémoire, y compris la navigation spatiale. Pour comprendre son rôle dans l'apprentissage et la mémoire, l'hippocampe a été largement étudié chez le rat alors qu'il effectue des tâches de navigation spatiale.
Lorsque les rats se promènent, les neurones de cette partie du cerveau synchronisent leur activité électrique à un rythme de 8 impulsions par seconde, soit 8 Hz. Il s'agit d'un type d'onde cérébrale connue sous le nom de « rythme thêta », et elle a été découverte il y a plus de six décennies.
Les perturbations du rythme thêta altèrent également l'apprentissage et la mémoire du rat, y compris la capacité d'apprendre et de se souvenir d'un itinéraire à travers un labyrinthe. À l'inverse, un rythme thêta plus fort semble améliorer la capacité du cerveau à apprendre et à retenir les informations sensorielles.
Par conséquent, les chercheurs ont émis l'hypothèse que l'amplification des ondes thêta pourrait améliorer ou restaurer les fonctions d'apprentissage et de mémoire. Mais jusqu'à présent, personne n'a été en mesure de renforcer ces ondes cérébrales.
« Si ce rythme est si important, pouvons-nous utiliser une nouvelle approche pour le rendre plus fort ? » demande le Dr Mehta. « Pouvons-nous le réaccorder ? »
Les dommages causés aux neurones de l'hippocampe peuvent interférer avec la perception de l'espace par les gens – « pourquoi les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ont tendance à se perdre », explique le Dr Mehta. Il dit qu'il soupçonnait que le rythme thêta pourrait jouer un rôle dans cette perception. Pour tester cette hypothèse, le Dr Mehta et ses collègues ont inventé un environnement de réalité virtuelle immersif pour les rats qui était bien plus immersif que la réalité virtuelle disponible dans le commerce pour les humains.
La RV permet aux rats de voir leurs propres membres et ombres, et élimine certaines sensations troublantes telles que les délais entre les mouvements de la tête et les changements de scène qui peuvent donner le vertige aux gens.
"Notre VR est si convaincante", dit le Dr Mehta, "que les rats adorent se lancer et jouer avec plaisir à des jeux."
Pour mesurer les rythmes cérébraux des rats, les chercheurs ont placé de minuscules électrodes, plus fines qu'un cheveu humain, dans le cerveau parmi les neurones.
"Il s'avère que des choses incroyables se produisent lorsque le rat est en réalité virtuelle", explique le Dr Mehta. "Il va à la fontaine virtuelle et boit de l'eau, y fait une sieste, regarde autour de lui et explore l'espace comme s'il était réel."
Remarquablement, dit le Dr Mehta, le rythme thêta devient considérablement plus fort lorsque les rats courent dans l'espace virtuel par rapport à leur environnement naturel.
"Nous avons été époustouflés lorsque nous avons vu cet énorme effet de l'expérience VR sur l'amélioration du rythme thêta", dit-il.
Cette découverte suggère que le rythme unique est un indicateur de la façon dont le cerveau discerne si une expérience est réelle ou simulée. Par exemple, lorsque vous vous dirigez vers une porte, l'entrée de vos yeux montrera que la porte s'agrandit. « Comment puis-je savoir que j'ai fait un pas et que ce n'est pas le mur qui vient vers moi ? » dit le Dr Mehta.
Réponse : Le cerveau utilise d'autres informations, telles que le changement d'équilibre d'un pied à l'autre, l'accélération de votre tête dans l'espace, les changements relatifs dans les positions d'autres objets stationnaires autour de vous, et même la sensation de l'air se déplaçant contre vous. votre visage pour décider que vous vous déplacez, pas le mur.
D'un autre côté, une personne « se déplaçant » dans un monde de réalité virtuelle expérimenterait un ensemble de stimuli très différent.
«Notre cerveau fait constamment cela, il vérifie toutes sortes de choses», explique le Dr Mehta. Les différents rythmes thêta, dit-il, peuvent représenter différentes façons dont les régions du cerveau communiquent entre elles dans le processus de collecte de toutes ces informations.
En regardant de plus près, l'équipe du Dr Mehta a également découvert autre chose de surprenant. Les neurones sont constitués d'un corps cellulaire compact et de longues vrilles, appelées dendrites, qui serpentent et forment des connexions avec d'autres neurones. Lorsque les chercheurs ont mesuré l'activité dans le corps cellulaire d'un cerveau de rat en réalité virtuelle, ils ont trouvé un rythme électrique différent de celui des dendrites. "C'était vraiment époustouflant", a déclaré le Dr Mehta. "Deux parties différentes du neurone vont à leur propre rythme."
Par conséquent, les chercheurs ont émis l'hypothèse que l'amplification des ondes thêta pourrait améliorer ou restaurer les fonctions d'apprentissage et de mémoire. L'image est dans le domaine public
Les chercheurs ont surnommé ce rythme inédit « eta ». Il s'est avéré que ce rythme n'était pas limité à l'environnement de réalité virtuelle : grâce à un placement d'électrodes extrêmement précis, les chercheurs ont alors pu détecter le nouveau rythme chez des rats marchant dans un environnement réel. Être en VR, cependant, a renforcé le rythme eta - quelque chose qu'aucune autre étude au cours des soixante dernières années n'a été capable de faire aussi fortement, que ce soit en utilisant des outils pharmacologiques ou autrement, selon le Dr Mehta.
Des études antérieures ont montré que la fréquence précise du rythme fait une grande différence pour la neuroplasticité, dit-il, tout comme la hauteur précise d'un instrument de musique est essentielle pour créer la bonne mélodie. Cela ouvre une opportunité sans précédent de concevoir une thérapie VR qui peut réajuster et stimuler les rythmes cérébraux et comme moyen de traiter les troubles de l'apprentissage et de la mémoire.
« Il s'agit d'une nouvelle technologie qui a un potentiel énorme », dit-il. « Nous sommes entrés dans un nouveau territoire.
A propos de cette actualité de la recherche en neuroplasticité et réalité virtuelle
Source : UCLA
Contact : David Sampson – UCLA
Image : L'image est dans le domaine public
Recherche originale : Accès fermé.
« Amélioration de la rythmicité thêta hippocampique et émergence de l'oscillation eta en réalité virtuelle » par Karen Safaryan & Mayank R. Mehta. Neurosciences de la nature
Abstrait
Amélioration de la rythmicité thêta hippocampique et émergence de l'oscillation êta en réalité virtuelle
Le rythme thêta hippocampique est une cible thérapeutique en raison de son rôle vital dans la neuroplasticité, l'apprentissage et la mémoire. Curieusement, thêta diffère selon les espèces.
Ici, nous montrons que la rythmicité thêta est grandement amplifiée lorsque les rats courent en réalité virtuelle. Un nouveau rythme eta a émergé dans la couche cellulaire CA1, principalement dans les interneurones. Ainsi, l'expérience multisensorielle régit les rythmes hippocampiques.
La réalité virtuelle peut être utilisée pour stimuler ou contrôler les rythmes cérébraux et pour modifier la dynamique neuronale, le câblage et la plasticité.
Aout 2021