INSIGHT, un système d'entraînement cérébral complet et multidisciplinaire (INSIGHT)

Les innovations récentes en neurosciences cognitives ont fait progresser la compréhension des fondements neurobiologiques de l'intelligence fluide (Gf) et du raisonnement adaptatif et de la résolution de problèmes (ARP). Plutôt que d'engager une seule structure cérébrale (par exemple, le cortex préfrontal) ou de fonctionner à un niveau de performance fixe tout au long de l'âge adulte, les preuves émergentes en neurosciences indiquent que le Gf et l'ARP sont médiés par un système neuronal distribué dont les fonctions peuvent être considérablement améliorées par des types spécifiques d'interventions , y compris l'entraînement cognitif, la stimulation cérébrale transcrânienne à courant continu haute définition (HD-tDCS) et l'entraînement physique. L'objectif principal du projet INSIGHT est d'établir et de valider un protocole d'entraînement cérébral complet et rigoureux qui intègre les meilleures interventions disponibles pour l'amélioration de Gf et ARP.

Le projet a été divisé en deux phases, la première se déroulant de février à novembre 2014 et la seconde de février à décembre 2015. Les deux phases étaient similaires en termes de structure et d'objectifs/hypothèses, mais présentaient plusieurs différences méthodologiques en termes d'interventions, de bras et de mesures des résultats. Ce document contient des informations pertinentes uniquement pour la phase 2014, qui a examiné les contributions relatives de l'intervention de conditionnement physique, de l'entraînement basé sur les jeux vidéo et de la stimulation cérébrale transcrânienne à courant continu haute définition (HD-tDCS) à l'amélioration de Gf/ARP, fonction exécutive, mémoire de travail, mémoire relationnelle, niveau de forme physique et structure/fonction cérébrale.

Les bras/groupes ont effectué 1 semaine de tests pour établir des mesures de base des capacités cognitives, de la forme physique et de la structure/fonction cérébrale. 16 semaines de différents protocoles d'intervention. Ces protocoles pourraient inclure un ou plusieurs types d'intervention avec des horaires variables. Trois séances d'entraînement de 70 minutes ont été effectuées par semaine, de sorte que tous les bras ont effectué 56 heures d'entraînement au total. Après la fin de la période d'intervention, une semaine de post-évaluation a été effectuée pour mesurer les changements dans les capacités cognitives, la forme physique et la structure/fonction cérébrale.

Justification technique de l'intervention sur la condition physique : Les effets bénéfiques de la condition physique sur les performances cognitives et la santé du cerveau ont été documentés dans de nombreuses études. Par exemple, cette littérature suggère que l'augmentation de l'exercice entraîne la naissance de nouveaux neurones dans l'hippocampe (une région cérébrale clé sous-jacente au Gf), une augmentation des connexions entre les neurones dans tout le cerveau, le développement d'une nouvelle structure vasculaire, une production accrue de protéines neurotrophiques, une amélioration l'apprentissage et la mémoire, et un contrôle exécutif amélioré, y compris l'attention et l'inhibition, la mémoire de travail, la flexibilité mentale et la surveillance des actions. En particulier, (1) les effets de l'exercice sont les plus importants pour les tâches qui impliquent des fonctions de contrôle exécutif pour la mémoire de travail, la planification et la résolution de problèmes - capacités qui sont essentielles pour Gf et ARP ; et (2) l'entraînement à l'exercice aérobique, lorsqu'il est combiné à un entraînement de force et de flexibilité, a eu un effet positif plus important sur la cognition par rapport aux programmes d'entraînement à l'exercice qui ne comprenaient que des composants aérobies. De tels résultats fournissent une justification importante pour l'intervention d'activité physique proposée ici. Par conséquent, l'intervention de remise en forme proposée utilise un programme d'entraînement combiné aérobie/résistance pour améliorer encore les avantages de l'entraînement cognitif sur Gf et ARP.

Justification technique de l'entraînement basé sur les jeux vidéo : il a été démontré que l'entraînement sur cinq compétences cognitives - (1) la vitesse de traitement, (2) l'attention, (3) la mémoire de travail, (4) la mémoire relationnelle et (5) la flexibilité cognitive résultats de transfert prometteurs vers Gf et d'autres constructions pertinentes. Ce régime de formation est à la base de la conception de la plate-forme logicielle Mind Frontiers. Mind Frontiers comprend une suite intégrée de mini-jeux conçus pour entraîner ces cinq compétences cognitives fondamentales. Les mécanismes, en tant qu'abstractions des exercices cognitifs, garantissent que l'intégrité scientifique et l'effet d'entraînement des exercices sont préservés, mais les exercices sont mis en œuvre comme des jeux avec des caractéristiques de motivation et une difficulté adaptative.

Justification technique de HD-tDCS : Il a été émis l'hypothèse que Gf et ARP dépendent de manière critique d'un réseau cérébral fronto-pariétal, et donc qu'une stimulation bilatérale et spécifique du cortex frontal avec une stimulation transcrânienne à courant continu haute définition (HD-tDCS) ont un effet excitateur sur les neurones de ce réseau, les rendant plus susceptibles de se déclencher, et permettant ainsi un apprentissage plus rapide et facilitant le transfert vers Gf.

Justification technique du contrôle actif : les tâches de détection de changement et de recherche visuelle ont été sélectionnées comme tâches de contrôle actif, car des travaux antérieurs avaient indiqué que l'entraînement des capacités perceptives de bas niveau n'était pas transféré à Gf et ARP.