Un système de mémoire prothétique réussi chez l'humain

Les chercheurs du Wake Forest Baptist Medical Center et de l'University of Southern California (USC) ont démontré la mise en œuvre réussie d'un système prothétique utilisant les modèles de mémoire d'une personne afin de faciliter la capacité du cerveau à encoder et rappeler la mémoire, comme le révèle une étude publiée dans le Journal of Neural Engineering

En effet, les performances de mémoire à court terme des participants ont montré une amélioration de 35 à 37% par rapport aux mesures de base. Selon les chercheurs, ce serait la première fois que des études auraient identifié le code ou le modèle de mémoire du cerveau d'un patient, permettant l'amélioration de la mémoire existante, une première étape importante dans la restauration de la perte de mémoire

Les chercheurs ont concentré leur étude sur l'amélioration de la mémoire épisodique, qui est le type le plus commun de perte de mémoire chez les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, d'un accident vasculaire cérébral et d'une blessure à la tête. Ces derniers rappellent que la mémoire épisodique est une information qui est nouvelle et utile pour une courte période de temps. La mémoire de référence est une information qui est détenue et utilisée depuis longtemps.

Les chercheurs ont recruté des patients atteints d'épilepsie participant à une procédure diagnostique de cartographie du cerveau qui utilisait des électrodes implantées chirurgicalement placées dans diverses parties du cerveau pour identifier l'origine des crises des patients. Utilisant le système prothétique électronique basé sur un modèle mathématique non-linéaire multi-entrée (MIMO), les chercheurs ont influencé les modèles de plusieurs neurones dans l'hippocampe, une partie du cerveau impliqué dans de nouveaux souvenirs chez huit de ces patients.

Ils ont enregistré les modèles neuronaux pendant que les participants à l'étude effectuaient une tâche de mémoire informatisée. Ils ony montré aux patients une image simple puis leur ont demandé par la suite d'identifier l'image initiale sur quatre ou cinq sur l'écran. Ils ont analysé les enregistrements à partir des réponses correctes et synthétisé un code basé sur MIMO pour la performance de la mémoire correcte. Ils ont reproduit ce code aux patients pendant qu'ils effectuaient la tâche de rappel d'image. Lors du test, la performance de la mémoire épisodique des patients a montré une amélioration de 37 pour cent par rapport à la ligne de base.

Pour le deuxième test, les participants ont montré une image photographique très distinctive, suivie d'un court délai, et ont demandé d'identifier la première photo sur quatre ou cinq autres sur l'écran. Les essais de mémoire ont été répétés avec différentes images tandis que les modèles neuronaux ont été enregistrés pendant le processus de test pour identifier et délivrer des codes de réponses correctes. Après un autre long délai, les chercheurs ont montré aux participants des séries de trois photos à la fois avec des photos originales et nouvelles incluses dans les décors, et ont demandé aux patients d'identifier les photos originales, qui avaient été vues jusqu'à 75 minutes plus tôt. Lorsqu'ils ont été stimulés avec les codes de réponses correctes, les participants à l'étude ont montré une amélioration de 35% de la mémoire par rapport aux valeurs initiales.

Selon les chercheurs, l'étude révèle que, même lorsque la mémoire d'une personne est altérée, il est possible d'identifier les schémas de décharge neurale indiquant une formation correcte de la mémoire et de les séparer des schémas incorrects, afin de permettre au cerveau du patient de former avec précision la mémoire.