Les problèmes de navigation peuvent prédire la maladie d'Alzheimer

De nouvelles recherches suggèrent que la difficulté à négocier un labyrinthe informatisé pourrait être un indicateur précoce de la maladie d'Alzheimer.

Les chercheurs ont déterminé qu'une difficulté accrue dans la navigation spatiale est prédictive de la maladie d'Alzheimer bien avant que les signes cliniques ne soient apparents.

«Ces résultats suggèrent que les tâches de navigation conçues pour évaluer une stratégie de cartographie cognitive pourraient représenter un nouvel outil puissant pour détecter les tout premiers changements cognitifs liés à la maladie d'Alzheimer», a déclaré Denise Head, auteure principale, Université de Washington à Saint-Louis.

«La tâche de navigation spatiale utilisée dans cette étude pour évaluer les compétences de cartographie cognitive était plus sensible à la détection préclinique de la maladie d'Alzheimer que la tâche psychométrique standard de la mémoire épisodique», a-t-elle déclaré.

La détection préclinique de la maladie est définie comme la détection de la présence de modifications cérébrales liées à la maladie d'Alzheimer qui surviennent avant le développement des symptômes menant au diagnostic.

Les résultats de l'étude apparaissent dans leJournal de la maladie d'Alzheimer. Les résultats sont cohérents avec les croyances actuelles quant à l’endroit où dans le cerveau les effets néfastes de la maladie d’Alzheimer se manifestent pour la première fois, ainsi qu’avec la progression de la maladie vers d’autres régions du cerveau.

Des recherches antérieures ont montré que les problèmes de navigation surviennent tôt chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer. Ces déficits peuvent être associés à l’accumulation de plaques amyloïdes et d’enchevêtrements tau et à d’autres signes de détérioration et de rétrécissement du cortex préfrontal, de l’hippocampe et de la caudale du cerveau.

L’hippocampe est bien établi comme cible précoce des dommages liés à la maladie d’Alzheimer. Cette région cérébrale est associée au stockage de la mémoire à long terme, à la reconnaissance de nouveaux environnements et à la création de cartes cognitives. De plus, le caudé est une zone cérébrale associée à l'apprentissage ainsi qu'au mouvement volontaire.

«Nos observations suggèrent une progression telle que la maladie d'Alzheimer préclinique se caractérise par une atrophie de l'hippocampe et des difficultés de cartographie cognitive associées, en particulier pendant la phase d'apprentissage», a déclaré la première auteure Samantha Allison.

«Au fur et à mesure que la maladie progresse, les déficits de cartographie cognitive s'aggravent (mémoire), le caudé s'implique (apprentissage et mouvement), et des déficits d'apprentissage des itinéraires apparaissent.»

Bien que ces déficits soient bien documentés chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer à un stade précoce, ils n'ont pas été bien étudiés chez des patients apparemment normaux qui pourraient progresser vers des stades précoces identifiables de la maladie, un état connu sous le nom de maladie d'Alzheimer préclinique.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une expérience de navigation dans un labyrinthe virtuel pour examiner si des problèmes spécifiques d'apprentissage d'itinéraire et de création de cartes cognitives, qui impliquent respectivement le caudé et l'hippocampe, pouvaient être détectés dans la maladie d'Alzheimer préclinique.

La conception de l'expérience joue sur le fait que les humains trouvent généralement leur chemin dans la vie en utilisant deux formes distinctes de représentation spatiale et de navigation.

Avec la navigation égocentrique, les gens s'appuient sur leurs connaissances passées pour suivre des itinéraires bien usés, se déplaçant séquentiellement d'un point de repère à un autre jusqu'à ce qu'ils atteignent leur destination cible.

Dans la navigation allocentrique, les utilisateurs se familiarisent avec leur environnement global et créent une carte mentale des points de repère existants, ce qui leur permet de tracer les meilleurs itinéraires disponibles et de trouver des raccourcis vers de nouvelles destinations.

Les participants à cette étude ont été séparés en trois groupes sur la base d'un test du cerveau et des fluides rachidiens qui peuvent détecter des biomarqueurs qui prédisent le développement futur des plaques et des enchevêtrements liés à la maladie d'Alzheimer dans le cerveau.

Si une personne est cliniquement normale mais possède des biomarqueurs des plaques et des enchevêtrements liés à la maladie d'Alzheimer dans le cerveau, elle est considérée comme atteinte de la maladie d'Alzheimer préclinique.

Cette étude a inclus 42 individus cliniquement normaux dépourvus des marqueurs du liquide céphalo-rachidien pour la maladie d'Alzheimer, 13 individus cliniquement normaux qui étaient positifs pour ces marqueurs et donc atteints d'Alzheimer préclinique, et 16 individus avec des symptômes comportementaux documentés de la maladie d'Alzheimer à un stade précoce.

Les 71 participants à l'étude ont passé environ deux heures sur un ordinateur de bureau à tester leur capacité à naviguer dans un labyrinthe virtuel composé d'une série de couloirs interconnectés avec quatre motifs de papier peint et 20 points de repère.

Les participants ont été testés sur deux compétences de navigation: dans quelle mesure ils pouvaient apprendre et suivre un itinéraire prédéfini, et dans quelle mesure ils pouvaient former et utiliser une carte cognitive de l'environnement. Les participants ont eu 20 minutes pour apprendre un itinéraire spécifié ou pour étudier et explorer le labyrinthe avec un joystick de navigation. Ils ont ensuite été testés sur leur capacité à recréer l'itinéraire ou à trouver leur chemin vers des points de repère spécifiques dans l'environnement.

"Les personnes ayant des marqueurs cérébro-spinal pour la maladie d'Alzheimer préclinique ont montré des difficultés significatives seulement quand elles ont dû former une carte cognitive de l'environnement - un processus de navigation allocentrique et d'apprentissage de place associé à la fonction hippocampique", a déclaré Head.

«Ce même groupe de maladie d'Alzheimer préclinique a montré peu ou pas de déficience sur les tâches d'apprentissage d'itinéraire - un processus de navigation égocentrique plus étroitement associé à la fonction caudée.»

Par rapport aux participants à l'étude cognitivement normaux qui n'avaient pas les marqueurs du liquide céphalo-rachidien de la maladie d'Alzheimer, ceux atteints de la maladie d'Alzheimer préclinique ont obtenu des scores inférieurs sur leur capacité à apprendre l'emplacement des objets dans l'environnement les uns par rapport aux autres pendant la phase d'étude initiale.

Bien que ces résultats suggèrent des déficits dans la capacité à former une carte cognitive, les participants précliniques atteints de la maladie d'Alzheimer ont finalement réussi à surmonter ces déficits d'apprentissage de la carte, effectuant presque aussi bien que des participants cognitivement normaux lors d'une tâche de navigation d'orientation ultérieure.

"Ces résultats suggèrent que les difficultés de navigation rencontrées par les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer préclinique sont en partie liées à la difficulté à acquérir les informations environnementales", a déclaré Head. "Bien qu'ils puissent avoir besoin d'une formation supplémentaire pour apprendre de nouveaux environnements, la bonne nouvelle ici est qu'ils semblent conserver suffisamment d'informations pour utiliser une carte cognitive presque aussi bien que leurs homologues cognitivement normaux."

Head prévient que l'étude actuelle présente plusieurs limites, notamment une taille d'échantillon relativement petite et un manque d'informations directes sur les régions et les réseaux du cerveau qui jouent un rôle dans la navigation spatiale et l'orientation.

Cependant, Allison note: «Nous étudions actuellement comment les régions cérébrales affectées tôt au cours de la maladie sont liées aux déficits de cartographie cognitive chez un plus grand échantillon d'individus atteints de la maladie d'Alzheimer préclinique.»

Dans le contexte de ces limites, la présente enquête démontre des déficits significatifs liés à la maladie d'Alzheimer préclinique dans les aspects de la cartographie cognitive avec une préservation relative dans l'apprentissage des routes.

En revanche, les personnes souffrant de troubles de la mémoire et d’autres problèmes de comportement associés à la maladie d’Alzheimer à un stade précoce avaient des difficultés manifestes à la fois à apprendre un itinéraire établi et à trouver leur propre chemin vers de nouveaux repères.

"Ce modèle est cohérent avec les diminutions de l'intégrité de l'hippocampe avant les changements dans le caudé", a déclaré Head.

"Ces résultats suggèrent que les tâches de navigation conçues pour évaluer une stratégie de cartographie cognitive pourraient représenter un outil puissant pour détecter les tout premiers changements cognitifs liés à la maladie d'Alzheimer."

L’équipe de recherche note que la présence de marqueurs de liquide céphalo-rachidien pour la maladie d’Alzheimer préclinique ne garantit pas qu’une personne développera une maladie d’Alzheimer à part entière.

«Les recherches futures devraient examiner si les déficits de cartographie cognitive chez les personnes atteintes d'Alzheimer préclinique sont associés à un risque accru de développer une maladie d'Alzheimer symptomatique», ont-ils déclaré.

Source: Université de Washington, Saint-Louis