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La réalité virtuelle peut aider à amplifier des rythmes de cerveau liés à apprendre et à mémoire

Une découverte neuve chez les rats prouve que le cerveau répond différemment dans des environnements de réalité virtuelle d'immersif contre le monde réel. La conclusion pourrait aider des scientifiques à comprendre comment le cerveau rassemble l'information sensorielle de différentes sources pour produire une illustration cohésive du monde autour de nous. Elle pourrait également préparer le terrain pour le « traitement de réalité virtuelle » pour apprendre et troubles liés à la mémoire s'échelonnant comprenant le TDAH, l'autisme, la maladie d'Alzheimer, l'épilepsie et la dépression.

Mayank Mehta, PhD, est la tête de W.M. Keck Center pour Neurophysics et un professeur dans les départements de physique, la neurologie, et l'élém. élect. et ingénierie informatique à l'UCLA. Ses études de laboratoire une région du cerveau appelée le hippocampe, qui est un gestionnaire primaire d'apprendre et de mémoire, y compris la navigation spatiale. Pour comprendre son rôle en apprenant et la mémoire, le hippocampe a été considérable étudié chez les rats pendant qu'elles effectuent des tâches spatiales de navigation.

Quand les rats marchent autour, les neurones dans la présente partie du cerveau synchronisent leur activité électrique à un taux de 8 pouls par seconde, ou 8 hertz. C'est un type d'onde cérébrale connu sous le nom de « rythme de thêta, » et on l'a découvert il y a plus de pendant six décennies.

Les perturbations au rythme de thêta nuisent également apprendre et la mémoire du rat, y compris la capacité d'apprendre et rappeler une route par un labyrinthe. Réciproquement, un rythme de thêta plus intense semble améliorer la capacité du cerveau d'apprendre et maintenir l'information sensorielle.

Par conséquent, les chercheurs ont spéculé que les ondes de thêta de amplification pourraient améliorer ou remettre des fonctionnements de apprendre et de mémoire. Mais jusqu'ici, personne n'a pu renforcer ces ondes cérébrales.

Si ce rythme est si important, pouvons-nous employer une approche nouvelle pour la rendre plus intense ? Pouvons nous le réaccorder ? »

M. Mayank Mehta, PhD, chef de W.M. Keck Center pour Neurophysics et professeur dans les départements de physique, la neurologie, et l'élém. élect. et ingénierie informatique à l'UCLA

Les dégâts aux neurones dans le hippocampe peuvent nuire la perception des gens de l'espace - « pourquoi les patients de maladie d'Alzheimer tendent à se perdre, » dit M. Mehta. Il dit qu'il a soupçonné que le rythme de thêta pourrait jouer un rôle dans cette perception. Pour évaluer cette hypothèse, M. Mehta et ses collègues ont inventé un environnement de réalité virtuelle d'immersif pour les rats qui était bien plus d'immersif que VR disponible dans le commerce pour des êtres humains.

Le VR permet aux rats de voir leurs propres membres et ombres, et élimine certaines sensations déstabilisantes telles que les délais entre le mouvement de la tête et les modifications de scène qui peuvent rendre des gens étourdis.

« Notre VR est si irrésistible, » M. Mehta dit, « que les rats aiment sauter dedans et jouer heureusement des jeux. »

Pour mesurer les rythmes du cerveau des rats, les chercheurs ont mis les électrodes minuscules, diluant que des cheveux, dans le cerveau parmi les neurones.

« Il s'avère que les choses étonnantes se produisent quand le rat est dans la réalité virtuelle, » dit M. Mehta. « Il va à la fontaine virtuelle et boit l'eau, prend un petit somme là, examine autour et explore l'espace comme si il est réel. »

Remarquablement, M. Mehta dit, le rythme de thêta devient considérablement plus intense quand les rats fonctionnent dans l'espace virtuel par rapport à leur environnement naturel

« Nous avons été soufflés à l'opposé quand nous avons vu cet effet énorme d'expérience de VR sur l'amélioration de rythme de thêta, » il dit.

Cette découverte propose que le seul rythme soit un indicateur de la façon dont le cerveau discerne si une expérience est réelle ou simulée. Par exemple, car vous marchez vers une porte, l'entrée de vos yeux montrera la porte devenant plus grande. « Comment je me connais ai pris une mesure et ce n'est pas la paroi venant à moi ? » M. Mehta dit.

Réponse : Le cerveau emploie l'autre information, telle que la commande des vitesses du reste d'un pied à l'autre, l'accélération de votre tête par l'espace, le parent change en positions d'autres objectifs stationnaires autour de vous, et même sensation d'air déménageant contre votre face pour décider que vous déménagez, pas la paroi.

D'autre part, une personne « déménageant » par un monde de réalité virtuelle remarquerait un ensemble de stimulus très différent.

« Notre cerveau fait continuellement ceci, il vérifie toutes sortes de choses, » M. Mehta dit. Les différents rythmes de thêta, il dit, peut représenter les différentes voies que les régions du cerveau communiquent les uns avec les autres en cours de recueillir toutes ces informations.

Quand ils ont examiné plus étroitement, l'équipe de M. Mehta's a également découvert autre chose étonnant. Les neurones se composent d'un corps cellulaire compact et de longues vrilles, les dendrites appelées, qui serpentent à l'extérieur et forment des liens avec d'autres neurones. Quand les chercheurs ont mesuré l'activité au corps cellulaire d'un cerveau de rat remarquant la réalité virtuelle, ils ont trouvé un rythme électrique différent avec le rythme dans les dendrites. « Qui était réellement hallucinogène, » M. Mehta a dit. « Deux parts différentes du neurone entrent dans leur propre rythme. »

Les chercheurs ont aboubé ce rythme jamais-avant-vu « eta. » Il s'est avéré ce rythme n'a pas été limité à l'environnement de réalité virtuelle : avec l'emplacement extrêmement précis d'électrode, les chercheurs pouvaient alors trouver le rythme neuf chez les rats marchant autour d'un environnement réel. Étant dans VR, cependant, a renforcé le rythme d'eta - quelque chose aucune autre étude pendant les dernières soixante années a pu faire tellement fortement, ou à l'aide des outils pharmacologiques ou autrement, selon M. Mehta.

Les études précédentes ont prouvé que la fréquence précise du rythme effectue une différence importante au neuroplasticity, il dit, juste comme le tangage précis d'un instrument de musique est critique pour produire la bonne mélodie. Ceci fournissent une chance inouïe de concevoir le traitement de VR qui peut réaccorder et amplifier des rythmes de cerveau et comme voie de traiter apprendre et troubles de la mémoire.

« C'est une technologie neuve qui a le potentiel énorme, » il dit. « Nous sommes entrés sur un territoire neuf. »

Source:
Journal reference:

Safaryan, K & Mehta, M.R., (2021) Enhanced hippocampal theta rhythmicity and emergence of eta oscillation in virtual reality. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-021-00871-z.