Ned Jenkinson de l'Université de Birmingham et Matthew Weightman de l'Université d'Oxford discutent de la façon dont les progrès de la recherche sur le cerveau pourraient affecter la façon dont nous apprenons et développons nos compétences.
Qu'il s'agisse d'apprendre un nouveau morceau de piano ou d'adapter votre service de tennis, l'acquisition d'habiletés physiques dépend de la capacité de votre cerveau à renforcer et affiner connexions neuronales. Les chercheurs étudient si ce processus peut être accéléré grâce à la technologie.
Les scientifiques sont particulièrement intéressés par le potentiel des méthodes non invasives stimulation cérébraleun groupe de techniques permettant de modifier l'activité cérébrale sans chirurgie.
Certains livrent courants électriques faibles au cerveau grâce à des électrodes placées sur le cuir chevelu. D'autres utilisent champs magnétiques ou ondes ultrasonores focalisées. Bien qu’ils fonctionnent de différentes manières, ils visent tous à modifier temporairement l’activité des circuits neuronaux.
Si ces techniques peuvent réussir à améliorer neuroplasticitéla capacité du cerveau à se réorganiser et à former de nouvelles connexions pendant l'apprentissage, ils pourraient alors être utiles partout où la performance dépend de l'apprentissage de mouvements complexes, du sport à la musique en passant par la chirurgie et au-delà. Les chercheurs étudient également si ces technologies pourraient aider à acquérir des compétences non physiques, telles que apprendre une langue étrangère.
Le sport d’élite, les jeux professionnels et les lieux de travail de haute performance pourraient tous devenir la cible de ces améliorations si elles s’avèrent efficaces. La stimulation cérébrale pourrait également jouer un rôle important en médecine, en aidant les patients à retrouver des compétences physiques perdues à la suite d'une blessure ou d'une maladie, comme accident vasculaire cérébral.
Des études suggèrent qu'il y a ici beaucoup de potentiel. Mais traduire ce potentiel en technologies utiles qui stimulent de manière fiable l’apprentissage des compétences physiques reste un défi de taille.
Des découvertes stimulantes
La recherche visant à améliorer l’apprentissage moteur grâce à la stimulation électrique ou magnétique prend de l’ampleur depuis le début du millénaire, les premières études suscitant un enthousiasme considérable.
Dans un expérience typiqueles participants pourraient apprendre une séquence de mouvements des doigts similaire à la pratique des gammes sur un piano tout en recevant une stimulation des régions du cerveau impliquées dans le mouvement. D'autres études ont examiné comment la stimulation pourrait être utilisée pour entraînement à l'équilibre ou l'enseignement lié au sport compétences ou techniques chirurgicales.
Certaines de ces expériences ont produit des résultats accrocheurs, révélant que les participants appris certaines tâches de mouvement plus rapidement ou compétences conservées plus longtemps s'ils ont subi une stimulation cérébrale. Mais d’autres études n’ont pas trouvé d’avantages. Et dans certains cas, les chercheurs ont eu du mal à reproduire le succès d’expériences prometteuses antérieures en les répétant.
L’une des raisons de ces résultats mitigés est qu’il n’existe pas de « réseau d’apprentissage » universel dans notre cerveau. Différentes compétences reposent sur différentes combinaisons des zones proches de la surface du cerveau ainsi que celles situées en profondeur.
De plus, les gens peuvent réagir très différemment à la même stimulation. Des facteurs tels que l’âge, l’anatomie, la génétique et même le niveau de compétence de base peuvent influencer le caractère bénéfique de la stimulation. Ajoutez à cela le nombre infini de façons d’appliquer la stimulation, le tableau devient plus trouble.
Malgré ces défis, le domaine continue d’évoluer dans sa quête pour améliorer l’apprentissage moteur. Par exemple, plutôt que de stimuler largement le cerveau, les chercheurs ciblent de plus en plus des circuits neuronaux spécifiques impliqués dans l’apprentissage.
Cela est dû en partie aux progrès réalisés dans neuroimagerie et modélisation informatiquequi a permis aux scientifiques de prédire comment les courants électriques traversent le cerveau d'une personne. Les nouvelles technologies de stimulation cérébrale, telles que les ultrasons focalisés, peuvent désormais atteindre les structures profondes impliquées dans l’acquisition de compétences.
L’objectif est d’utiliser ces technologies non seulement pour augmenter l’activité cérébrale, mais aussi pour influencer le bon circuit neuronal au bon moment pendant l’apprentissage. Cette idée s’appuie sur un principe fondamental des neurosciences, souvent résumé comme suit : « les neurones qui s'allument ensemble se connectent ensemble ». Lorsque les cellules cérébrales sont activées de manière répétée et simultanée, les connexions entre elles deviennent plus fortes.
En chronométrant soigneusement la stimulation pour coïncider avec les mouvements réalisés au cours de la pratique, les chercheurs espèrent renforcer les voies neuronales impliquées dans l’apprentissage d’une nouvelle compétence. En principe, cela pourrait rendre la stimulation plus fiable et plus efficace que les approches actuelles, mais les chercheurs réglage fin exactement comment cela fonctionnerait.
Rouler en avant
Des questions importantes demeurent. Qui aurait accès ? La stimulation doit-elle être réglementée dans les environnements de compétition comme le sport ? Et quelle quantité de preuves faut-il exiger avant que les appareils grand public soient commercialisés auprès d’utilisateurs en bonne santé ?
Ces questions deviennent de plus en plus pertinentes à mesure que la stimulation cérébrale dépasse le cadre du laboratoire et de la clinique. Un certain nombre d’appareils domestiques sont désormais disponibles à l’achat. Quelques avoir reçu approbation réglementairecar ils sont indiqués pour traiter des conditions médicales telles que la dépression. Mais il existe également un marché croissant pour les appareils destinés amélioration cognitive et des performances. Pour ces utilisations, aucune approbation réglementaire n’est nécessaire.
La technologie progresse rapidement, mais les preuves qui la soutiennent et les réglementations qui la régissent tentent encore de rattraper leur retard. Les cadres appropriés pour son adoption peuvent simplement être contournés par la possibilité immédiate de Stimulation cérébrale « DIY ».
Pour l’instant, il est peu probable que la stimulation cérébrale transforme quiconque en un virtuose ou un athlète d’élite du jour au lendemain. Mais à mesure que les chercheurs développent des méthodes de plus en plus précises pour cibler les circuits neuronaux qui sous-tendent l’apprentissage, la perspective d’améliorer les performances humaines passe de la science-fiction à la possibilité scientifique.
Le défi aujourd’hui n’est pas simplement d’apprendre comment influencer le cerveau, mais de décider où, quand et pourquoi nous devrions le faire.
Ned Jenkinson et Matthieu Weightman
Ned Jenkinson est maître de conférences en sciences du mouvement humain à l'École des sciences du sport et de l'exercice de l'Université Université de Birmingham. Ses recherches intègrent une gamme de techniques, notamment la stimulation cérébrale non invasive, l'enregistrement électrophysiologique, l'oculométrie, la neuroimagerie et les techniques comportementales. Il utilise ces techniques pour étudier comment le cerveau contrôle le mouvement et comment il nous permet d'acquérir de nouvelles capacités motrices.
Matthew Weightman est chercheur postdoctoral au Oxford Centre for Integrative Neuroimaging au sein du Plasticity Group du Université d'Oxforddirigé par le professeur Heidi Johansen-Berg. Il s'intéresse largement au domaine des neurosciences sensorimotrices. Ses travaux actuels portent sur le rôle du sommeil dans la récupération après un AVC. Plus précisément, il s’intéresse à la façon dont nous pouvons améliorer le sommeil après un AVC, si l’amélioration du sommeil chez les patients victimes d’un AVC est liée à une meilleure récupération fonctionnelle et si les processus physiologiques qui se produisent pendant le sommeil peuvent être améliorés après un AVC pour stimuler la consolidation. Le but ultime de ses recherches est d’aider à éclairer et à améliorer les futures stratégies de réadaptation.
