Amélioration de la fonctionnalité visuelle par l'utilisation concomitante de l'apprentissage perceptif et de la stimulation cérébrale : le cas de la dégénérescence maculaire

Improving visual function through concomitant use of perceptual learning and brain stimulation : the case of macular degeneration

• Auteur / Autrice : Giulio Contemori
• Direction : Clara Casco, Yves Trotter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neuropsychologie
• Date : Soutenance le 09/03/2020
• Etablissement(s) : Toulouse 3 en cotutelle avec Università degli studi (Padoue, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Comportement, Langage, Éducation, Socialisation, Cognition (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Cerveau et Cognition (Toulouse ; 1993-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Apprentissage perceptif

Stimulation transcrânienne à courant continu

Dégénérescence rétinienne

Mots clés libres

Dégénérescence maculaire (DM)

Stimulation électrique transcrânienne (tRNS)

Apprentissage perceptif

Locus rétinien de fixation préférentielle (PRL)

Masquage latéral

Acuité visuelle

Sensibilité au contraste

Encombrement spatial

Macular degeneration (MD)

Transcranial electrical stimulation (tRNS)

Perceptual learning

Preferential retinal locus (PRL)

Lateral masking paradigm

Visual acuity

Contrast sensitivity

Visual crowding

Résumé

La dégénérescence maculaire (DM) est une pathologie visuelle fréquente dans la population vieillissante, qui se caractérise par une perte de la vision centrale, une diminution de la sensibilité au contraste et de l'acuité visuelle. Cette déficience affecte fortement la qualité de vie et l'autonomie . Il n'existe actuellement aucun traitement curatif de la DMLA, les options thérapeutiques disponibles ne permettant que de ralentir l'évolution de la maladie, avec de rares traitements palliatifs. Après l'apparition du scotome central, les patients atteints de DM développent une ou plusieurs zones de fixations excentrées - les lieux rétiniens préférentiels (PRLs) - qui sont utilisées pour la fixation, la lecture, et d'autres tâches visuelles qui nécessitent des capacités oculaires plus fines. L'objectif principal du projet était d'étudier et d'améliorer les capacités visuelles résiduelles dans les PRL. En tout quatre études ont été menées L'étude 1 a été menée chez des patients atteints de DMLA afin de déterminer si, après l'apparition du scotome, le PRL acquiert des capacités accrues dans le traitement de l'information visuelle grâce à une plasticité adaptative spontanée ou dépendante de l'utilisation. L'étude 2 visait à évaluer les effets d'une seule stimulation électrique transcrânienne à bruit aléatoire (tRNS), une variante de stimulation électrique non-invasive, sur l'intégration spatiale dans le cortex visuel sain. L'étude 3 visait à évaluer chez des sujets sains l'effet d'une répétition quotidienne du tRNS associée à un entraînement perceptif entre les séances. L'objectif de l'étude 4 était de traduire ces résultats en une approche clinique en combinant la tRNS et l'entraînement perceptif chez des patients adultes atteints de DMLA. Nous n'avons trouvé aucun phénomène de plasticité corticale spontanée ou dépendante de l'utilisation dans la PRL avant l'entraînement contrairement à ce qui avait été montré dans d'autres études. Nous avons cependant constaté que le tRNS était capable de moduler l'intégration visuospatiale dans le traitement visuel précoce, en favorisant les changements plastiques dans le réseau stimulé. Les effets de la tRNS ne se sont pas limités à la modulation à court terme, mais ont également produit un renforcement de l'apprentissage dans une tâche d'encombrement spatial. L'expérience finale a montré chez les adultes atteints de DMLA qu'une combinaison de la tRNS et de l'apprentissage perceptif pouvait induire des améliorations plus importantes et un transfert accentué vers des tâches visuelles non entrainées que le seul apprentissage perceptif. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que la tRNS du cortex visuel peut être utilisée comme thérapie supplémentaire pour améliorer la vision chez les adultes atteints de cécité centrale bilatérale.

Macular degeneration (MD) is a common visual disorder in the aging population characterized by a loss of central vision, reduced visual acuity contrast sensitivity, and increased crowding. This impairment strongly affects the quality of life and personal autonomy. There is currently no cure for AMD, available treatment options are only able to slow down the disease, and even palliative treatments are rare. After the emergence of the central scotoma, patients with MD develop one or more eccentric fixation areas - preferred retinal loci (PRLs) - that are used for fixation, reading, tracking, and other visual tasks that require finer ocular abilities. The final goal of the project was to investigate and to improve the residual visual abilities in the PRL. Four studies were conducted in total. Study 1 was conducted in MD patients to investigate whether after the emergence of the scotoma, the PRL acquire enhanced abilities in the processing of the visual information through spontaneous or use-dependent adaptive plasticity. Study 2 aimed to assess the effects of a single administration of transcranial random noise electrical stimulation (tRNS), a subtype of non-invasive transcranial electrical stimulation, on the spatial integration in the healthy visual cortex. Study 3 aimed to assess the between session effect of daily repeated tRNS coupled with perceptual training. The objective of study 4 was to translate the previous findings into a clinically applicable treatment approach by combining tRNS and perceptual training in adult patients with MD. Contrary to previous results, we found neither a phenomenon of spontaneous nor use-dependent cortical plasticity undergoing in the PRL before the training. We also found that the tRNS was able to modulate the visuospatial integration in the early visual processing, promoting plastic changes in the stimulated network. Its effects were not limited to the short-term modulation but also produced a boosting of the learning in a crowding task. The final experiment showed that a combination of tRNS and perceptual training could result in greater improvements and larger transfer to untrained visual tasks in adults with MD than training alone. Overall, our results indicate that tRNS of the visual cortex has potential application as an additional therapy to improve vision in adults with bilateral central blindness.