Stimulation par interférence temporelle non invasive : moduler la mémoire associative en ciblant des cibles cérébrales profondes (Deep-HiPs)

La maladie d'Alzheimer et ses stades précliniques se caractérisent par des modifications neurodégénératives progressives de l'hippocampe et du réseau de mode par défaut [1] entraînant des dysfonctionnements de la mémoire épisodique et de sa partie centrale la mémoire associative [1,2]. Le codage des informations associatives se produit dans les réseaux cérébraux distribués impliquant le cortex frontal inférieur, le cortex fusiforme, le lobe temporal médial, le cortex pariétal prémoteur et postérieur, y compris le précuneus [3,4]. Des études antérieures ont montré qu'en ciblant des nœuds spécifiques dans les circuits cortico-hippocampiques via les outils de stimulation cérébrale non invasive, les performances de la mémoire associative (AM) peuvent être manipulées [5-8], cependant, seules des zones relativement superficielles de ce circuit ont été accessibles par les techniques de stimulation non invasives actuelles. De nouvelles modalités de stimulation électrique transcrânienne non invasive telles que la stimulation par interférence temporelle (TIS) promettent de stimuler des structures cérébrales plus profondes sans compromettre la focalité [9].

TIS s'appuie sur des fréquences élevées qui peuvent pénétrer avec une perte relativement faible. Les porteuses haute fréquence (> 1 kHz) émises par deux paires (ou plus) d'électrodes cutanées peuvent temporairement interférer au niveau des cibles nerveuses périphériques profondes. La fréquence de stimulation effective est égale à la fréquence de décalage entre les porteuses. En contrôlant l'orientation du champ et le décalage de fréquence, le point chaud des interférences constructives peut être ciblé avec précision. L'aspect clé de cette méthode est l'utilisation d'ondes porteuses à des fréquences supérieures à 1 kHz. Les fréquences supérieures à cette plage sont considérées comme des tissus non stimulants et passants avec une perte relativement faible. Bien que ces fréquences plus élevées ne stimulent pas le tissu neural, l'enveloppe d'interférence de deux fréquences déphasées peut susciter des potentiels d'action car la fréquence de décalage (alias "battement") peut être réglée en conséquence à <100 Hz. Les dernières études ont montré des effets comportementaux positifs du TIS appliqué sur le cortex moteur primaire [10] ou le striatum moteur [11] chez de jeunes adultes en bonne santé. À ce jour, aucune étude n'a étudié l'effet du TIS sur l'AM.

Les objectifs spécifiques incluent : 1) Mettre en œuvre une nouvelle technique de stimulation par interférence temporelle (TIS) dans une étude de preuve de concept ciblant les structures profondes du circuit cortico-hippocampique, qui étaient jusqu'à présent inaccessibles de manière fiable par des techniques de stimulation non invasives, avec l'objectif de moduler la mémoire associative chez les seniors en bonne santé. 2) Explorer les fondements neuronaux des effets TIS et trouver des biomarqueurs associés à de meilleurs résultats de stimulation par interférence temporelle et à une sélection optimale des candidats en utilisant des techniques EEG/IRMf

1. Salami, Alireza, et al. "La connectivité élevée de l'état de repos de l'hippocampe sous-tend une fonction neurocognitive déficiente dans le vieillissement." Actes de l'Académie nationale des sciences 111.49 (2014): 17654-17659.
2. Preston, A.R., et Eichenbaum, H. (2013). Interaction de l'hippocampe et du cortex préfrontal dans la mémoire. Courant. Biol. 23, R764-R773. doi : 10.1016/j.cub. 2013.05.041
3. Eichenbaum, H. Interactions préfrontales-hippocampiques dans la mémoire épisodique. Nat. Rév. Neurosci. 18, 547-558 (2017).
4. Wagner, A.D., et al. Contributions du lobe pariétal à la récupération de la mémoire épisodique. Tendances Conn. Sci. 9, 445-453 (2005).
5. Koch, Giacomo et al. "La stimulation magnétique transcrânienne du précuneus améliore la mémoire et l'activité neuronale dans la maladie d'Alzheimer prodromique." Neuroimage 169 (2018) : 302-311.
6. Lang, Stefan, et al. "La stimulation par courant alternatif transcrânien haute définition en bande thêta, mais pas la stimulation par courant continu transcrânien, améliore les performances de la mémoire associative." Rapports scientifiques 9.1 (2019) : 1-11.
7. Wang, Jane X., et al. "Amélioration ciblée des réseaux cérébraux cortico-hippocampiques et de la mémoire associative." Sciences 345.6200 (2014) : 1054-1057.
8. Wang, He, et al. "La stimulation magnétique transcrânienne répétitive guidée par la connectivité cérébrale cortico-hippocampique améliore la mémoire associative basée sur les mots à court terme." Frontières en neurosciences humaines 14 (2020).
9. Grossman, Nir, et al. "Stimulation cérébrale profonde non invasive via des champs électriques interférents dans le temps." Cellule 169.6 (2017) : 1029-1041.
10. Ma, Ru, et al. "La stimulation par interférence gamma et bêta temporelle élevée dans le cortex moteur humain améliore les fonctions motrices." bioRxiv (2021).
11. Wessel, Maximilien Jonas, et al. "Preuve des effets de stimulation de l'interférence temporelle (TI) sur le striatum moteur." Stimulation cérébrale : recherche fondamentale, translationnelle et clinique en neuromodulation 14.6 (2021) : 1684.