Age-related differences in cortical functional connectivity during du al-task walking: a cross-sectional fNIRS study

Marcher est l'une des choses les plus automatiques que l'être humain fasse. Nous ne pensons pas à lever un pied, à déplacer notre poids ou à poser un talon ; le corps gère cela simplement pendant que l'esprit est libre de vagabonder. Pourtant, en vieillissant, ce processus automatique commence souvent à nécessiter une attention plus consciente. Le cerveau doit travailler plus dur pour maintenir les jambes en mouvement de manière sécurisée, surtout lorsque l'esprit essaie également de faire autre chose, comme se souvenir d'une liste de courses ou tenir une conversation. Cette lutte entre le mouvement du corps et la pensée est connue sous le nom de double tâche, et c'est là que les changements cachés du vieillissement deviennent souvent visibles. Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que le cerveau vieillissant réorganise la façon dont il gère ces demandes concurrentes, mais observer précisément comment les différentes parties du cerveau communiquent entre elles pendant qu'une personne marche a été difficile. Pour comprendre cela, les chercheurs avaient besoin d'un moyen d'observer le cerveau en action sans demander à la personne de rester immobile dans une machine géante.

Une équipe de chercheurs en Chine s'est donné pour mission d'observer ce processus directement en comparant des adultes plus âgés en bonne santé avec des adultes plus jeunes en bonne santé. Ils ont utilisé un appareil portable qui projette une lumière proche infrarouge sûre à travers le cuir chevelu pour mesurer le flux sanguin dans les couches externes du cerveau. Cette technologie, appelée spectroscopie de proche infrarouge fonctionnelle, agit comme une fenêtre sur l'activité cérébrale pendant que la personne est libre de bouger. Les chercheurs ont demandé à cinquante-huit volontaires d'effectuer trois activités différentes : marcher seul, être assis et faire un jeu de mots, et marcher tout en faisant le jeu de mots en même la fois. Le jeu de mots exigeait que les participants trouvent des mots contenant des caractères spécifiques, une tâche qui demande de la concentration et de la mémoire. En mesurant les schémas de flux sanguin pendant ces tâches, l'équipe a pu voir comment les différentes régions du cerveau se connectaient les unes aux autres pour maintenir le corps en mouvement et l'esprit en activité.

L'étude impliquait trente adultes plus âgés, avec un âge médian de soixante-sept ans, et vingt-huit adultes plus jeunes, avec un âge médian de vingt-quatre ans. Avant de commencer l'examen cérébral, les chercheurs ont confirmé que le groupe plus âgé avait des scores légèrement inférieurs aux tests standards de mémoire et de vitesse de réflexion, ce qui est typique pour cette tranche d'âge, mais tout le monde était assez sain pour marcher et parler sans difficulté. Les participants portaient une casquette équipée de capteurs qui couvraient l'avant et le haut de la tête, des zones connues pour être impliquées dans la planification du mouvement et la pensée. Les chercheurs ont ensuite enregistré l'activité cérébrale alors que les volontaires marchaient sur un chemin droit, s'asseyaient calmement pour réciter des nombres, et enfin marchaient en générant des mots. L'objectif était de voir si la façon dont les régions cérébrales communiquaient changeait lorsque la tâche devenait plus difficile, et si ces changements différaient entre le groupe plus âgé et le groupe plus jeune.

Les résultats ont révélé une différence claire dans la manière dont les deux groupes d'âge géraient le défi de marcher tout en réfléchissant. Pour les adultes plus jeunes, les schémas de communication du cerveau restaient remarquablement stables. Qu'ils marchent seuls ou qu'ils marchent en résolvant l'énigme de mots, les connexions entre les différentes parties de leur cerveau ne changeaient pas de manière significative. Leur cerveau semblait gérer la charge mentale supplémentaire sans avoir besoin de réorganiser ses réseaux internes. Cependant, les adultes plus âgés présentaient un tableau très différent. Lorsqu'ils marchaient en réfléchissant, les connexions au sein de zones spécifiques du côté droit de leur cerveau, particulièrement les régions responsables de la planification et de la coordination du mouvement, devenaient plus faibles. Parallèlement, la connexion entre la partie de réflexion du cerveau (à l'avant) et une région située près de l'oreille qui aide à la langue et au son est devenue plus forte.

Ce changement dans le cerveau vieillissant suggère que, lorsque la tâche devient difficile, le réseau de communication change de forme. L'affaiblissement des connexions dans les zones de planification du mouvement pourrait indiquer que ces régions peinent à maintenir leur niveau habituel de coordination lorsque le cerveau est également occupé par un jeu de mots. En revanche, le lien plus fort entre la zone de réflexion et la zone du langage suggère que le cerveau plus âgé recrute une aide supplémentaire provenant d'autres parties du réseau pour faire face à la demande. Les chercheurs ont constaté que ces changements n'étaient pas aléatoires ; la force de ces connexions était liée à la réussite des participants aux tests de mémoire et à la rapidité avec laquelle ils pouvaient se lever d'une chaise et marcher. Ceux qui présentaient des connexions plus fortes dans les zones de mouvement avaient tendance à avoir de meilleurs scores aux tests cognitifs, tandis que ceux qui avaient le lien plus fort entre la réflexion et le langage présentaient des modèles de performance légèrement différents.

L'étude a également examiné la performance réelle des participants lors des tâches. Pendant la marche en double tâche, les adultes plus âgés généraient moins de mots corrects que les adultes plus jeunes, confirmant que la charge mentale était effectivement plus lourde pour eux. Cependant, les chercheurs ont noté qu'ils ne pouvaient pas mesurer précisément comment la vitesse de marche ou la stabilité changeaient pendant le jeu de mots, ils ne pouvaient donc pas affirmer avec certitude si les adultes plus âgés sacrifiaient leur sécurité de marche pour mieux réfléchir, ou vice versa. Les découvertes étaient spécifiques au moment de la marche et de la réflexion ; lorsque les adultes plus âgés marchaient simplement ou réfléchissaient simplement, leurs connexions cérébrales ressemblaient beaucoup plus à celles du groupe plus jeune. Cela implique que les différences uniques dans l'organisation de leur cerveau ne deviennent évidentes que lorsqu'ils sont forcés de faire les deux choses à la fois.

Ces observations offrent une vue plus claire de ce qui se passe à l'intérieur du cerveau vieillissant lors d'activités quotidiennes complexes. Le fait que le cerveau plus âgé présente des schémas de connexion différents uniquement sous pression suggère que le cerveau tente de s'adapter au défi, peut-être en utilisant des voies différentes pour accomplir la tâche. Bien que l'étude ne prouve pas si ces changements sont bons ou mauvais, elle montre que le réseau cérébral est flexible et réactif aux demandes du moment. Les chercheurs ont reconnu que leur échantillon était modeste et que l'étude était un instantané dans le temps, elle ne peut donc pas montrer comment ces schémas évoluent au fil des années. Ils ont également noté que la manière spécifique dont le jeu de mots a été conçu aurait pu influencer les résultats, et que la technologie utilisée ne voit que la surface du cerveau. Malgré ces limites, ce travail offre un regard concret sur les ajustements invisibles que le cerveau opère pour nous permettre de bouger et de réfléchir, révélant que le cerveau vieillissant ne se contente pas de ralentir, mais qu'il se recâble en réponse au monde qui l'entoure.