Les scientifiques testent si l'entraînement cérébral améliore vraiment la cognition

Les affirmations sont claires: jouez à des jeux vidéo et devenez plus intelligent. Néanmoins, bien que les admonitions aient été faites depuis une décennie, des preuves scientifiques claires pour confirmer la promesse sont toujours en suspens.

De nouvelles recherches pensent que l'utilisation de technologies sophistiquées aidera à régler l'affirmation selon laquelle l'entraînement au jeu vidéo change le cerveau. Les chercheurs identifient également les personnes susceptibles de bénéficier d'un entraînement cognitif et les nouvelles méthodes les plus susceptibles d'avoir des effets positifs durables sur la cognition.

«Nous espérons qu'en mieux comprendre comment et pourquoi les capacités cognitives sont altérées par l'entraînement, nous pourrons mieux exploiter ses avantages plus larges», déclare Duncan Astle du Medical Research Council au Royaume-Uni. Astle a présidé le symposium sur l’entraînement cérébral lors de la récente conférence annuelle de la Cognitive Neuroscience Society (CNS) à New York.

De nouvelles études sur les tâches de mémoire de travail chez les enfants et sur l'association de la stimulation cérébrale non invasive à l'entraînement cognitif chez les adultes montrent des résultats prometteurs, selon les experts. Bien que davantage de tests soient nécessaires pour appliquer ces techniques à des interventions de formation dans le monde réel, les études fournissent une base de données neuroscientifiques pour développer des outils offrant des avantages plus larges.

Les experts expliquent que la mémoire de travail est la clé de nombreuses études sur l'entraînement cérébral.

La capacité de conserver des informations dans l'esprit pendant de brèves périodes est au cœur de notre vie quotidienne. Et, dit Astle, «nous savons que les différences de mémoire de travail pendant l'enfance sont des prédicteurs incroyablement puissants du progrès scolaire.»

En tant que neuroscientifique cognitif qui s’intéresse depuis longtemps à la manière dont le cerveau développe les capacités de mémoire de travail dans l’enfance, Astle a entrepris avec des collègues de tester s’il est possible d’entraîner la mémoire d’un enfant.

Dans des travaux récemment publiés dans le Journal of Neuroscience et aussi de nouveaux travaux non publiés qu'Astle a présentés à la conférence CNS, son équipe a étudié les tâches chez les enfants de 8 à 11 ans pour améliorer la mémoire de travail.

Ils ont constaté que les tâches de formation apportaient des améliorations de la capacité de la mémoire de travail qui se reflétaient également dans les mesures prises par magnétoencéphalographie (MEG, qui utilise des champs magnétiques pour imager le cerveau), montrant une augmentation de la force de la connectivité neuronale lorsque le cerveau était au repos.

Les enfants ont réalisé 20 séances d'entraînement, chacune d'environ 30 minutes et avec 8 jeux, depuis leur ordinateur personnel. Les jeux obligeaient les enfants à se souvenir des informations spatiales ou verbales pendant de brèves périodes et à utiliser ces informations dans une tâche en cours.

Par exemple, un jeu impliquait de se souvenir des emplacements et de l'ordre des astéroïdes qui clignotaient en séquence alors qu'ils tourbillonnaient sur l'écran. À la fin de chaque essai, les enfants devaient cliquer sur les astéroïdes dans l'ordre.

Dans le groupe expérimental, les jeux sont devenus plus difficiles à mesure que les enfants s'amélioraient; «Les enfants travaillaient toujours aux limites de leurs capacités actuelles», dit Astle. Dans le groupe témoin, la difficulté des jeux est restée la même.

Les données MEG ont montré des changements significatifs de la connectivité entre les réseaux frontopariétaux et le complexe occipital latéral et le cortex temporal inférieur chez ceux du groupe expérimental.

«Nous pensons que la formation améliore un processus attentionnel que les enfants peuvent utiliser stratégiquement sur des tâches structurées de la même manière mais sans formation», déclare Astle.

"Mais il est important de noter que nous n'avons pas démontré les avantages plus larges de cette formation."

La tranche d'âge de 8 à 11 ans est «très bonne parce que les enfants sont capables de gérer des tâches assez complexes, mais sont encore loin des niveaux de performance des adultes - c'est-à-dire qu'il reste encore beaucoup de développement à faire», dit Astle.

«Nous pensons qu'il s'agit d'une tranche d'âge très importante pour comprendre la mémoire de travail et les effets de l'entraînement. Cependant, il est impératif de mieux comprendre ces processus tout au long de la vie, c'est pourquoi nous explorons toujours plus largement la littérature pour voir comment nos résultats s'intègrent avec d'autres groupes qui étudient d'autres tranches d'âge.

Une légère stimulation électrique peut également augmenter la puissance cérébrale alors que les scientifiques évaluent l'efficacité de la tDCS (stimulation transcrânienne à courant continu) - une technique de stimulation cérébrale non invasive qui consiste à faire passer un courant continu très faible dans le cerveau.

«Bien qu'il ne soit pas immédiatement clair comment le courant affecte l'activité neuronale, l'opinion dominante est qu'il rend les neurones plus susceptibles de se déclencher, ou moins sensibles, en fonction de l'électrode placée où», déclare John Jonides de l'Université du Michigan.

Dans le nouveau travail que Jonides a présenté à la conférence CNS, lui et ses collègues ont constaté que le tDCS a un effet robuste sur la mémoire de travail, avec des améliorations qui durent plusieurs mois.

«Les recherches précédentes ont été équivoques sur le fait que le tDCS améliore la formation, et il n'y a eu aucune enquête à long terme sur la durée de cet effet de formation», dit Jonides.

Dans la nouvelle étude, 62 participants ont reçu au hasard une stimulation tDCS du cortex préfrontal droit ou gauche ou ont reçu une stimulation fictive tout en effectuant une tâche de mémoire de travail visuospatiale.

Après 7 séances de formation, ceux qui ont reçu la stimulation tDCS avaient des capacités de mémoire de travail accrues, même plusieurs mois après avoir terminé leur formation. Ils ont également constaté que ceux qui reçoivent une stimulation sur le cortex préfrontal droit avaient la capacité sélective de transférer la mémoire de travail vers des tâches non entraînées.

«L'effet durable de la formation était complètement inattendu», dit Jonides.

«Nous avons étudié cela en grande partie sur une alouette, ne nous attendions pas à trouver grand-chose, mais le fait que l'effet d'entraînement dure aussi longtemps que des mois est à la fois surprenant et très provocant car cela ouvre l'utilisation du tDCS pour l'amélioration de l'apprentissage à long terme.

Jonides dit que son étude n'est qu'un point de données pour comprendre ces techniques, notant qu'il s'agit encore des premiers jours de l'étude de la stimulation cérébrale. La réplication et la généralisation à d'autres tâches de formation et de transfert sont nécessaires pour continuer à tester les impacts à long terme et les meilleures cibles de stimulation.

«Nous avons besoin d'une validation rigoureuse et de haut niveau qui se concentre sur la compréhension du mécanisme d'action, le transfert des avantages et la durabilité des effets dans diverses populations», déclare Adam Gazzaley de l'Université de Californie à San Francisco.

Lors de la conférence, Gassaley a présenté les efforts pour développer et valider les jeux vidéo en «boucle fermée» en tant qu'outils d'amélioration cognitive. L'approche en boucle fermée permet aux scientifiques d'intervenir, d'enregistrer l'impact de l'intervention, puis de réutiliser ces données pour itérer et optimiser le processus de manière cyclique.

Son équipe utilise tDCS et tACS (avec un courant alternatif) pour stimuler la plasticité dans le cortex cérébral sous-jacent. «Le but est d'accélérer le processus d'apprentissage qui se produit pendant le jeu, en particulier pour les personnes souffrant de dommages», explique Gazzaley.

«Il y a de grandes promesses et des raisons d'enthousiasme dans cette approche, mais nous en sommes encore à nos balbutiements et avons beaucoup à apprendre tant du côté du développement que de la validation», déclare Gazzaley.

Néanmoins, les chercheurs savent qu'ils doivent avoir des preuves pour étayer leurs affirmations.

«Malheureusement, le battage médiatique entourant le domaine a perdu le contact avec ses fondements scientifiques. En conséquence, il est tentant d’abandonner toute cette entreprise. Au contraire, je pense que cela doit inciter les scientifiques à investir dans des études de formation de haute qualité », explique Astle.

Source: Société de neurosciences cognitives / EurekAlert