136. NEUROSCIENCES

Quand les gens vieillissent, les mouvements à deux mains nécessitent plus d'effort neuronal à fur et à mesure de l’avancée de l’âge

Résumé : Les déclins liés à l'âge de la coordination des mouvements bilatéraux sont liés à des différences d'activité neuronale alpha et bêta, rapporte une nouvelle étude.

Source: Université HSE

Une équipe de chercheurs de l'Institut Max Planck pour les sciences cognitives et cérébrales humaines (Leipzig) a découvert que le déclin lié à l'âge du mouvement anti-phase bilatéral est lié à des différences d'activité neuronale alpha et bêta. Parmi les chercheurs figurait Vadim Nikulin, chercheur principal du Center for Cognition & Decision Making de l'Université HSE.

La recherche, intitulée « Les oscillations neuronales alpha et bêta reflètent de manière différentielle les différences de coordination bilatérale liées à l'âge » a été publiée dans la revue Neurobiology of Aging.

La coordination bilatérale est la capacité de coordonner les côtés gauche et droit du corps en mouvement, une compétence essentielle dans la vie de tous les jours. Les personnes dont la coordination bilatérale est altérée peuvent avoir des difficultés avec des tâches telles que taper des mains ou ouvrir des bocaux.

Il existe deux types de coordination : en phase et en opposition de phase. Pendant les mouvements en phase (comme attraper une balle avec les deux mains), les mêmes muscles des deux côtés se contractent de manière synchrone. Lors de mouvements en opposition de phase (comme déplacer les deux bras du même côté à la fois), les muscles se contractent en alternance.

Le vieillissement a été lié à un déclin de la coordination bilatérale, en particulier la coordination anti-phase. Les chercheurs ont proposé que les changements liés à l'âge dans la coordination en phase et anti-phase chez les personnes âgées sont liés au fait que ces processus sont contrôlés par différents mécanismes dans le cerveau liés aux oscillations neurales.

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont mené une expérience utilisant l'électroencéphalographie (EEG). Les participants comprenaient 25 sujets plus jeunes avec un âge moyen de 26 ans et 25 sujets plus âgés avec un âge moyen de 70 ans.

Les sujets étaient assis à une table transparente représentant un des huit mouvements de bras circulaires possibles. Ils ont pu voir leurs bras sous la table. Les sujets ont été invités à répéter un mouvement circulaire affiché à l'écran dans le temps avec un métronome. Deux des huit mouvements possibles étaient en phase et deux étaient en opposition de phase. Les quatre autres mouvements nécessitaient l'utilisation d'un seul bras. Les chercheurs ont utilisé l'EEG multicanal pour enregistrer l'activité cérébrale des sujets.

Les chercheurs ont découvert que par rapport au groupe plus jeune, les sujets plus âgés affichaient une synchronisation plus faible entre les différents côtés du corps lors des mouvements en opposition de phase. Cela explique pourquoi, par exemple, il devient plus difficile d'effectuer de tels mouvements avec l'âge.

La diminution de la synchronisation pendant les mouvements anti-phase était également liée à des différences d'activité cérébrale lors de l'exécution des mouvements. Chez les sujets plus jeunes, la puissance des ondes alpha dans l'hémisphère droit non dominant du cerveau diminuait moins lors des mouvements en phase que lors des mouvements en opposition de phase. Chez les sujets plus âgés, la puissance des ondes alpha a diminué du même montant pendant les deux types de mouvement.

Illustration de l'expérience. Les bras des sujets étaient placés sous une table transparente. Des images de mouvements de bras ont été projetées sur la table pour que les sujets les copient. Crédit : Shih P., Steele CJ, Nikulin V. et al.

Il est suggéré que la puissance des ondes alpha est liée au niveau d'implication active dans la résolution de la tâche donnée. L'absence de réduction de cette puissance dans l'hémisphère non dominant peut refléter une compensation pour la perte de ces compétences chez les sujets plus âgés, par exemple, qu'ils ont besoin de se concentrer plus activement sur les tâches.

Des différences comparables ont été observées entre la puissance des ondes bêta dans les deux groupes d'âge. Dans le groupe plus jeune, les ondes bêta ont diminué de manière égale avec les deux types de mouvement, tandis que dans le groupe plus âgé, les ondes bêta ont diminué davantage pendant les mouvements en opposition de phase que pendant les mouvements en phase. Cette diminution plus importante peut également refléter la nécessité d'un traitement supplémentaire des informations sensorimotrices pendant la coordination anti-phase.

Vadim Nikulin, chercheur principal du Center for Cognition & Decision Making

«Les changements neuronaux se produisent dans les premiers stades de diverses pathologies du cerveau. La mesure de l'EEG lors de mouvements bilatéraux pourrait potentiellement révéler le développement précoce de troubles moteurs, comme par exemple la maladie de Parkinson.'

À propos de ce mouvement et de l'actualité de la recherche sur le vieillissement

Auteur : Ksenia Bregadze
Source : Université HSE
Contact : Ksenia Bregadze – Université HSE
Image : L'image est créditée à Shih P., Steele CJ, Nikulin V. et al.
Recherche originale : Accès fermé.
« Les oscillations neuronales alpha et bêta reflètent différemment les différences de coordination bilatérale liées à l'âge » par Vadim Nikulin et al. Neurobiologie du vieillissement

Résumé

Les oscillations neurales alpha et bêta reflètent différemment les différences de coordination bilatérale liées à l'âge

Les mouvements bilatéraux en phase (IP) et anti-phase (AP) représentent deux modes fondamentaux de coordination bilatérale essentiels à la vie quotidienne. Bien que des études antérieures aient montré que le vieillissement est associé sur le plan comportemental à un déclin de la coordination bilatérale, en particulier dans les mouvements AP, les mécanismes neuronaux sous-jacents restent flous.

Ici, nous utilisons des mesures cinématiques et l'électroencéphalographie pour comparer les performances motrices des adultes jeunes et plus âgés exécutant des mouvements bilatéraux des mains IP et AP.

Sur le plan comportemental, la synchronisation inter-membres était réduite lors des mouvements AP par rapport à l'IP et cette réduction était plus forte chez les personnes âgées. Au niveau neuronal, nous avons trouvé des interactions entre le groupe et la condition pour le changement de puissance lié à la tâche dans différentes bandes de fréquences.

L'interaction était due à des diminutions de puissance alpha plus faibles sur l'aire motrice corticale non dominante chez les jeunes adultes pendant les mouvements IP et à des diminutions de puissance bêta plus importantes sur la région médiane chez les adultes plus âgés pendant les mouvements AP. De plus, la diminution de la synchronisation inter-membres lors des mouvements AP a été prédite par une connectivité directionnelle plus forte dans la bande bêta : un effet plus prononcé chez les personnes âgées.

Nos résultats montrent donc que les différences liées à l'âge dans les deux modes de coordination bilatéraux se reflètent au niveau neuronal par des différences de puissance oscillatoire alpha et bêta ainsi que de connectivité directionnelle interhémisphérique.

Novembre 2021