Une prothèse neuronale peut aider les humains à restaurer la mémoire

Une prothèse neuronale peut aider les humains à restaurer la mémoire

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Une équipe de scientifiques de la faculté de médecine de l'université Wake Forest et de l'université de Californie du Sud (USC) ont démontré la première utilisation réussie d'une prothèse neuronale pour rappeler des souvenirs spécifiques.

Les résultats apparaissent dans Frontières des neurosciences computationnelles.

Cette recherche révolutionnaire est issue de l'étude de 2018 de l'équipe de Wake Forest et de l'USC dirigée par Robert Hampson, Ph.D., professeur de médecine régénérative, de neurosciences translationnelles et de neurologie à la faculté de médecine de l'université de Wake Forest, qui a montré la mise en œuvre réussie d'un système prothétique. qui utilise les propres schémas de mémoire d'une personne pour faciliter la capacité du cerveau à coder et à rappeler la mémoire.

Dans l'étude précédente, le système prothétique électronique de l'équipe était basé sur un modèle mathématique non linéaire multi-entrées et multi-sorties (MIMO), et les chercheurs ont influencé les schémas de déclenchement de plusieurs neurones de l'hippocampe, une partie du cerveau impliquée dans la fabrication de nouveaux neurones. souvenirs.

Dans cette étude, les chercheurs ont construit un nouveau modèle de processus qui aide l'hippocampe à mémoriser des informations spécifiques. Lorsque le cerveau essaie de stocker ou de rappeler des informations telles que « J'ai éteint la cuisinière » ou « Où ai-je mis mes clés de voiture ? des groupes de cellules travaillent ensemble dans des ensembles neuronaux qui s'activent pour que les informations soient stockées ou rappelées.

À l’aide d’enregistrements de l’activité de ces cellules cérébrales, les chercheurs ont créé un modèle de décodage de la mémoire (MDM), qui leur permet de décoder quelle activité neuronale est utilisée pour stocker différentes informations spécifiques. L’activité neuronale décodée par le MDM a ensuite été utilisée pour créer un modèle, ou code, utilisé pour appliquer une neurostimulation à l’hippocampe lorsque le cerveau essayait de stocker cette information.

“Ici, nous mettons non seulement en avant une technique innovante de neurostimulation pour améliorer la mémoire, mais nous démontrons également que la stimulation de la mémoire ne se limite pas à une approche générale mais peut également être appliquée à des informations spécifiques essentielles à une personne”, a déclaré Brent. Roeder, Ph.D., chercheur au département de neurosciences translationnelles de la faculté de médecine de l'université Wake Forest et auteur correspondant de l'étude.

L'équipe a recruté 14 adultes épileptiques qui participaient à une procédure de diagnostic de cartographie cérébrale utilisant des électrodes implantées chirurgicalement et placées dans diverses parties du cerveau pour identifier l'origine de leurs crises.

Les participants ont subi toutes les interventions chirurgicales, une surveillance postopératoire et des tests neurocognitifs dans l'un des trois sites participant à cette étude, notamment le centre médical baptiste Atrium Health Wake Forest, l'hôpital Keck de l'USC à Los Angeles et le centre national de réadaptation Rancho Los Amigo à Downey, Californie.

L’équipe a administré une stimulation électrique MDM lors de tâches de mémoire de reconnaissance visuelle pour voir si la stimulation pouvait aider les gens à mieux se souvenir des images. Ils ont constaté que lorsqu’ils utilisaient cette stimulation électrique, des changements significatifs se produisaient dans la façon dont les gens se souvenaient des choses. Dans environ 22 % des cas, il y avait une différence notable dans les performances.

Lorsqu'ils ont examiné spécifiquement les participants souffrant de troubles de la mémoire, qui ont reçu une stimulation des deux côtés de leur cerveau, près de 40 % d'entre eux ont montré des changements significatifs dans les performances de la mémoire.

“Notre objectif est de créer une intervention capable de restaurer la fonction de mémoire perdue à cause de la maladie d'Alzheimer, d'un accident vasculaire cérébral ou d'un traumatisme crânien”, a déclaré Roeder. “Nous avons constaté que le changement le plus prononcé se produisait chez les personnes souffrant de troubles de la mémoire.”

Roeder a déclaré qu'il espère que la technologie pourra être perfectionnée pour aider les gens à vivre de manière indépendante en les aidant à se souvenir d'informations critiques telles que si des médicaments ont été pris ou si une porte est verrouillée.

“Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, nous savons que la stimulation basée sur le MDM a le potentiel d'être utilisée pour modifier de manière significative la mémoire”, a déclaré Roeder.

Les travaux précliniques ont appliqué le même type de stimulation pour restaurer et faciliter la mémoire chez des modèles animaux à l'aide du système MIMO, développé à l'USC.

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