Augmentation des oscillations des ondes θ et α avant l’encodage de la mémoire crossmodale améliorée

Introduction de fond

La mémoire épisodique est une composante importante de la mémoire humaine, dont un des principaux mécanismes est la formation d’associations par des stimuli provenant de différents canaux sensoriels. Pourtant, les théories actuelles suggèrent que, dans le processus d’encodage associatif crossmodal (crossmodal associative encoding), la phase et la puissance des oscillations de l’onde θ (bande thêta, 3-7 Hz) jouent un rôle fonctionnel. En outre, les oscillations présentes avant la présentation des stimuli dans les gammes d’ondes thêta (3-7 Hz), alpha (8-12 Hz) et basse bêta (13-20 Hz) peuvent réguler les processus mémoriels et la cognition qui en résultent.

Sujet de recherche

Cette étude vise à tester l’hypothèse selon laquelle les caractéristiques de l’activité basse fréquence avant le stimulus sont déterminantes pour la formation réussie de la mémoire crossmodale. Le design de la recherche a été spécifiquement réalisé pour examiner la mémoire associative indépendamment de la mémoire d’item isolé. Les participants devaient mémoriser des paires de stimuli audiovisuels et les distinguer des nouvelles paires réarrangées lors de la tâche de reconnaissance ultérieure.

Source de l’article

Cette étude a été menée par Jan Ostrowski et Michael Rose et publiée dans la revue “Scientific Reports”, dans le volume 2024, article numéro 7895. Les deux auteurs sont affiliés au Département de neurosciences systémiques du Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf, à Hambourg, en Allemagne.

Résumé de la méthode de recherche

Design expérimental

Dans l’étude, les participants (N = 51) devaient se souvenir de paires de stimuli audiovisuels et les distinguer lors d’une tâche ultérieure. L’expérience comprenait une phase d’encodage, une tâche d’interférence et une phase de reconnaissance subséquente. Sur les 55 participants initiaux, les données de 51 participants ont été retenues pour l’analyse en raison de la qualité des données.

Phase d’encodage

Pendant la phase d’encodage, les participants devaient mémoriser des paires de stimuli audiovisuels présentés simultanément, suivis d’un test de reconnaissance. Les paires de stimuli partiellement associées furent présentées, les participants devant évaluer si elles étaient liées aux animaux et mémoriser attentivement ces paires.

Tâche d’interférence

La tâche d’interférence exigeait que les participants comptent à rebours par intervalles de 100, 115 et 125, afin de les empêcher de penser à ce qu’ils avaient mémorisé durant la phase d’encodage.

Phase de reconnaissance

Lors de la phase de reconnaissance, les participants devaient juger si les paires de stimuli préalablement mémorisées étaient identiques ou rearrangées.

Principaux résultats

Analyse comportementale

Les participants ont montré une précision de 92,48 % durant la tâche d’encodage, avec un taux de réponses correctes de 52,98 % et un taux de fausses alarmes de 14,27 % durant la tâche de reconnaissance. La valeur d’ est utilisée pour mesurer la sensibilité des performances mémorielles, montrant une performance significativement supérieure au niveau du hasard.

Analyse des données EEG

Prétraitement

Les données EEG ont été recueillies avec un ensemble de 60 électrodes et filtrées avec un passe-haut pour supprimer les ondulations basse fréquence. L’analyse en composantes indépendantes (ICA) a été utilisée pour identifier et éliminer les composantes correspondant aux clignements d’yeux et aux mouvements oculaires latéraux.

Analyse de la puissance

L’analyse de la puissance a révélé que, avant le début et au début de la phase d’encodage (de -1s à 0.9s), les essais de stimuli mémorisés avec succès (rem) présentaient des différences significatives par rapport aux essais non mémorisés (notrem). La puissance des oscillations en ondes θ (3-7 Hz), α (8-12 Hz) et basse β (13-18 Hz) était significativement plus élevée dans les essais rem comparativement aux essais notrem.

Analyse de la connectivité de phase

L’analyse de la connectivité fonctionnelle basée sur la phase entre différentes électrodes a montré qu’il n’y avait pas de différence significative dans la connectivité de phase entre les régions visuelles et auditives pour les essais mémorisés et non mémorisés avant et après l’encodage.

Conclusions tirées

Cette étude confirme que l’augmentation de la puissance des oscillations des ondes θ et α avant la présentation des stimuli favorise la formation de la mémoire crossmodale. De plus, la valeur d de la performance mémorielle était positivement corrélée à la différence de puissance des oscillations en ondes θ et α avant et après les stimuli, suggérant que ces caractéristiques pré-stimulus des ondes θ et α sont fonctionnellement pertinentes pour un encodage réussi. Cependant, les différences de connectivité de phase n’ont pas soutenu l’hypothèse, indiquant que seule la puissance des ondes θ, et non la connectivité de phase, joue un rôle clé dans la formation de la mémoire.

Signification et valeur de la recherche

Cette recherche met en évidence le rôle des ondes thêta et alpha dans la mémoire associative crossmodale et souligne que l’état cérébral pré-stimulus influence le traitement subséquent. En explorant les activités oscillatoires dans différentes palettes de fréquence, l’étude suggère que ces fréquences agissent ensemble dans le processus d’encodage mémoriel. Des recherches futures devraient clarifier les relations entre ces oscillations et la synchronisation électrophysiologique hippocampo-corticale, et explorer les interactions entre différentes bandes de fréquence et régions cérébrales.

Points forts de la recherche

1. Corrélation fonctionnelle des ondes θ et α avec la formation de la mémoire : L’augmentation des activités oscillatoires des ondes θ et α avant les stimuli favorise significativement la formation de la mémoire crossmodale.
2. Nouvelle perspective sur l’encodage de la mémoire crossmodale : Par l’analyse des différences de puissance des ondes thêta, alpha et bêta et leur relation avec les performances mémorielles, cette étude dévoile des mécanismes subtils dans la formation des associations mémorielles crossmodales.
3. Interaction synchronisée de multiples bandes de fréquence : La bande thêta pourrait réguler l’intégration des informations crossmodales, tandis que les bandes alpha et bêta pourraient respectivement soutenir l’inhibition spécifique à la tâche et le traitement sémantique.

Méthodologie analytique

Cette recherche a utilisé un processus multi-étapes pour la collecte et le traitement des données, incluant l’analyse en composantes indépendantes, le filtrage passe-haut et la décomposition temporelle-fréquentielle, assurant ainsi la précision et la fiabilité des données. De plus, l’utilisation de l’algorithme ICC et des méthodes de permutation non paramétriques a renforcé la validité scientifique des résultats.