Neuroplasticité des aires corticales multisensorielles induites par l'entraînement musical : une approche translationnelle (MusicPlast) (MusicPlast)

Objectifs et questions de recherche

Le premier objectif de MUSICPLAST est d'explorer en profondeur le développement de la perception audiovisuelle dans le cerveau humain sain en décrivant en détail les réseaux corticaux correspondants impliqués. Des mesures EEG haute densité (128 canaux) vont être employées pour la réalisation de cet objectif suivant un protocole de stimulation qui intègre des correspondances auditives, visuelles et audiovisuelles dans un paradigme excentrique multisensoriel unifié. Une évaluation comportementale et neuropsychologique des capacités perceptives multisensorielles des sujets sera effectuée afin de parvenir à une compréhension holistique du phénomène. La comparaison intra-sujets des différentes conditions révélera le réseau correspondant, tandis que la comparaison inter-sujets, sa trajectoire développementale. L'hypothèse de cette expérience est que le réseau sous-jacent à la perception audiovisuelle sera composé de zones corticales reliant des régions étendues, y compris les régions dorsolatérales du cortex frontal. En ce qui concerne son développement, et sur la base du fait que l'intégration comportementale multisensorielle continue de s'améliorer avec le vieillissement en bonne santé, on émet l'hypothèse que le réseau se réorganisera en montrant une densité et une efficacité accrues à mesure que l'âge avance.

Le deuxième objectif de MUSICPLAST est d'explorer en profondeur la plasticité du réseau cortical sous-jacent à la perception audiovisuelle dans le cerveau humain sain, telle qu'induite via un ordinateur fourni une formation à la lecture musicale à court terme. L'EEG haute densité pré- et post-entraînement, les mesures comportementales et neuropsychologiques vont être employées pour la réalisation de cet objectif suivant le même paradigme de stimulation que pour l'objectif mentionné précédemment. L'hypothèse de cette expérience est que le réseau sous-jacent à la perception audiovisuelle sera réorganisé, montrant une densité et une efficacité globales accrues, une plus grande connectivité entre les régions temporales et frontopolaires et une diminution progressive de la quantité de plasticité en raison de l'augmentation de l'âge.

Le troisième objectif de MUSICPLAST est d'évaluer l'efficacité du protocole d'entraînement à la lecture musicale informatisé proposé en tant qu'outil qui favorisera des changements neuroplastiques bénéfiques chez les populations pathologiques et plus particulièrement chez les adolescents et les personnes âgées dyslexiques. L'EEG haute densité pré- et post-entraînement, les mesures comportementales et neuropsychologiques vont être utilisées pour la réalisation de cet objectif en suivant le même paradigme de stimulation que pour les objectifs mentionnés précédemment. L'hypothèse de cette expérience est que le réseau sous-jacent à la perception audiovisuelle sera avantageusement réorganisé en raison de l'entraînement montrant une densité et une efficacité globales accrues, une plus grande connectivité entre les régions temporales et frontopolaires et que ces changements s'accompagneront d'une amélioration de l'état comportemental et neuropsychologique correspondant. évaluation.

Conception et méthodologie de la recherche Participants

Une analyse de la taille de l'échantillon a été effectuée via G-Power sur la base des données d'une précédente étude pertinente de l'IP et a indiqué que la taille d'échantillon souhaitée pour atteindre une puissance de 0,8 et un niveau de signification bilatéral de a = 0,05 est de 13 sujets. dans chaque groupe. Afin de tenir compte d'éventuels abandons, MUSICPLAST inclura 20 sujets dans chaque groupe [adolescents (n = 20), jeunes adultes (n = 20), personnes âgées (n = 20) et témoins (n ​​= 20)]. L'étude sera menée conformément à la déclaration d'Helsinki concernant la participation de sujets humains à la recherche.

EEG et mesures comportementales

Avant le début de la formation et après sa fin, les participants seront soumis à 2 mesures électroencéphalographiques. Les enregistrements seront effectués dans une salle blindée électromagnétiquement située dans le laboratoire de physique médicale de l'AUTH à l'aide d'un système Nihon Kohden EEG-1200 avec 128 électrodes actives. La première mesure sera de l'activité de l'état de repos, permettant une analyse de réseau de la connectivité corticale de l'état de repos tandis que la seconde enregistrera les potentiels d'événements via un paradigme multisensoriel excentrique qui est correctement ajusté pour la perception audiovisuelle, car il intègre des décalages audiovisuels, auditifs et visuels dans un courir. Ce paradigme a été proposé et appliqué avec succès dans une série d'études par le PI et il permet à la fois une analyse spatio-temporelle de l'activité corticale ainsi qu'une analyse de la connectivité fonctionnelle.

Parallèlement aux mesures EEG, les sujets répondront comportementalement via des pressions sur des boutons à une tâche de congruence audiovisuelle sur laquelle ils doivent évaluer si les images présentées correspondent aux tonalités qu'ils entendent en se basant sur la règle "plus la tonalité est élevée - plus la position du cercle". Cette mesure permettra l'évaluation comportementale de la précision de discrimination des stimuli audiovisuels congruents et incongrus.

Avant le début de la formation et après sa fin, les participants seront soumis à une évaluation neuropsychologique, qui consistera en une batterie comprenant les tests suivants :

Tous les sujets:

Stroop Test Trail A et B Digit Span Test Performance Subtest of Wechsler Intelligence Scale Children III ou Wechsler Adult Intelligence Scale selon l'âge.

Personnes âgées uniquement :

Mini-examen de l'état mental (MMSE) Évaluation cognitive de Montréal (MoCA) Échelle de dépression gériatrique

Dyslectiques uniquement :

Lecture de mots et de non-mots Orthographe de mots et de non-mots Aptitude phonologique

Intervention - Protocole de formation MUSICPLAST

Chaque sujet recevra 20 séances de formation informatisée basées sur une lecture musicale simplifiée sur une période de 4 semaines. La formation sera dispensée via un smartphone ou une tablette. L'application enregistrera un fichier journal pour chaque session de formation, qui durera 20 minutes et le fichier journal sera directement disponible pour le chercheur, lui permettant de suivre en temps opportun la participation et l'engagement du sujet. Les stimuli utilisés dans le protocole de formation seront construits selon les mêmes principes que les modèles de stimuli audiovisuels utilisés dans les enregistrements EEG : une image visuelle montrera un cercle au-dessus d'un arrière-plan de 5 lignes horizontales. La durée des motifs sera d'une durée moyenne de 10 secondes.

La position du cercle dans les cinq lignes suivra soit la règle "plus la hauteur du ton est élevée, plus la position du cercle est élevée", soit elle violera la règle ci-dessus. Cette règle a été en principe également suivie dans des études précédentes menées par le PI avec des résultats positifs concernant la neuroplasticité induite. Les images visuelles ne représenteront que la fréquence de la hauteur et non le motif rythmique. Le participant devra répondre à la fin de chaque essai via une pression sur un bouton si l'entrée audiovisuelle a confirmé ou violé la règle présentée ci-dessus. Une image de rétroaction d'un visage souriant pour les réponses correctes ou d'un visage qui ne sourit pas pour les réponses incorrectes sera fournie pour chaque essai. Le protocole sera de difficulté ajustée, comportant 5 niveaux de difficulté qui seront basés sur 2 facteurs différents : la vitesse de présentation, et la difficulté du motif musical. Contrairement à la procédure de mesure EEG, au cours de laquelle les modèles mélodiques seront inconnus des sujets, les modèles mélodiques utilisés dans la formation seront composés de parties courtes mais identifiables de pièces musicales connues afin d'engager les participants et de provoquer une réponse émotionnelle. . La formation sera améliorée par rapport aux études précédentes correspondantes du PI en fournissant un retour d'information et en utilisant des morceaux de musique connus qui induiront une réponse émotionnelle aux stagiaires.

Analyse des données EEG et procédures statistiques

Les données EEG collectées seront prétraitées à l'aide du logiciel Brain Electrical Source Analysis (Recherche BESA, version 6, Megis Software, Heidelberg, Allemagne). Les données enregistrées seront séparées en époques de 1000 ms incluant un intervalle pré-stimulus de 200 ms. Les époques seront corrigées en utilisant l'intervalle de -100 à 0 ms. Les reconstructions de densité de courant (CDR) seront calculées sur les réponses neuronales de chaque sujet et de chaque condition en utilisant la méthode sLORETA55 fournie par BESA. Le Matlab® (The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, États-Unis.) La boîte à outils HERMES56 sera utilisée pour calculer la matrice d'adjacence à partir de la série temporelle de voxels. La boîte à outils Network Based Statistic (NBS) sera utilisée pour identifier statistiquement les connexions significatives dans les graphiques, en utilisant une approche de modèle linéaire général. Pour l'analyse statistique des données, une conception ANOVA de modèle mixte 2 × 2 × 2 × 2 sera suivie, avec 3 facteurs intra-sujets : condition (congruente et incongruente), modalité (audiovisuelle, auditive et visuelle) et temps (pré- et post-formation) et une entre matières : (tranche d'âge). Le niveau de signification sera fixé à p < 0,05 corrigé pour les comparaisons multiples via la correction d'erreur Family Wise.