Vers une cartographie causale des réseaux iEEG de la mémoire épisodique via une stimulation cérébrale multi-méthodes

Les troubles de la mémoire épisodique surviennent lorsque des maladies affectent l'hippocampe et son réseau de zones cérébrales en interaction. Une meilleure compréhension des mécanismes cérébraux de la mémoire est nécessaire pour développer des traitements. Ce projet développera des approches expérimentales utilisant la stimulation pour manipuler les relations cerveau-comportement chez l'humain et ainsi tester directement comment le réseau hippocampique soutient la mémoire. L'électroencéphalographie intracrânienne (iEEG) offre des opportunités pour étudier les bases neuronales de la mémoire avec une haute résolution spatiale et temporelle. De nombreuses expériences ont identifié des signaux iEEG associés à la mémoire, par exemple en comparant les cas de réussite à ceux d'échec de mémoire. Cependant, la pertinence fonctionnelle de ces signaux reste incertaine, car de telles comparaisons peuvent identifier des signaux de processus cognitifs extérieurs et concomitants. Une approche courante pour remédier à cette limitation en neurosciences comportementales consiste en des manipulations bidirectionnelles, c'est-à-dire l'amélioration ou l'inhibition exogène du processus neural présumé et des tests d'amélioration ou d'inhibition correspondante de la performance comportementale. Cette approche a été sous-utilisée dans la recherche sur la mémoire par iEEG humaine, en partie à cause des difficultés à influencer de manière fiable la mémoire ou les signaux neuronaux avec les manipulations actuellement disponibles, telles que la stimulation électrique directe (DES) via les électrodes iEEG. Comme voie pour réaliser des expériences de manipulation bidirectionnelle dans la recherche sur la mémoire par iEEG humaine, ce projet utilise un outil de stimulation électromagnétique non invasif qui influence de manière fiable et robuste l'activité du réseau hippocampique et la performance mnésique, appelé "stimulation indirectement ciblée de l'hippocampe" (HITS). HITS sera utilisé avec l'iEEG pour la première fois pour identifier les modèles d'activité du réseau hippocampique liés à l'amélioration versus l'altération de la performance comportementale de mémoire. Pour tester rigoureusement la pertinence comportementale, nous utiliserons une approche d'apprentissage automatique en boucle fermée pour identifier les paramètres DES qui reproduisent les modèles d'activité iEEG du réseau hippocampique générés par HITS, puis tester si l'administration de DES pour améliorer ou inhiber ces modèles d'activité iEEG du réseau hippocampique produit une amélioration versus une altération correspondante de la performance comportementale de mémoire. Ainsi, la manipulation bidirectionnelle sera utilisée pour tester directement/causalement les signaux iEEG du comportement mnésique. La modélisation au niveau groupe des paramètres DES qui imitent les effets de HITS sera utilisée pour élargir l'accessibilité des manipulations bidirectionnelles pour les futures recherches testant les mécanismes de la mémoire dans des échantillons iEEG plus grands à travers plusieurs sites dépourvus de la capacité technique pour HITS. Dans trois sites, nous testerons si les manipulations bidirectionnelles de l'implication de l'activité du réseau hippocampique dans la performance mnésique sont plus réussies pour le DES informé par HITS versus le DES basé sur des hypothèses a priori. Ce projet exploratoire établira donc une base pour que les études futures testent rigoureusement le soutien du réseau hippocampique à la performance comportementale de mémoire en utilisant des manipulations expérimentales bidirectionnelles et établira une collaboration de chercheurs multidisciplinaires à travers plusieurs institutions pour mener cette recherche mécanistique innovante sur la mémoire.