L’exercice active des « ondes cérébrales » liées à la mémoire, selon une étude.

L’exercice physique agit en profondeur sur l’ensemble du corps humain, cerveau compris.

Des travaux de recherche mettent en avant toute une série de bénéfices neurologiques : un âge biologique du cerveau potentiellement réduit, de meilleures capacités d’apprentissage et de mémoire, ainsi qu’un effet protecteur face à la démence.

Exercice et mémoire : une piste mécanistique plus nette grâce aux ripples hippocampiques

Une nouvelle étude apporte l’un des aperçus les plus clairs à ce jour d’un mécanisme soupçonné : après une seule séance de 20 minutes de vélo d’intensité légère à modérée, des participants ont présenté des modifications de l’activité cérébrale associée à la mémoire.

Un « sharp wave-ripple » hippocampique débute par des schémas d’activité neuronale hautement synchronisés dans l’hippocampe, une région cérébrale jouant un rôle majeur dans la mémoire. Ces signaux se propagent ensuite vers d’autres zones du cerveau, influençant une grande partie du cortex ainsi que certaines régions sous-corticales.

Une part importante des connaissances sur ces ripples provient d’études animales et humaines ayant eu recours à des implants pour mesurer l’activité cérébrale.

En revanche, capter des changements brusques de l’activité cérébrale peu après l’exercice est plus complexe : cette démarche passe le plus souvent par des examens d’imagerie cérébrale, qui ne peuvent qu’inférer les façons dont l’exercice pourrait améliorer la fonction du cerveau - en détectant, par exemple, une augmentation du flux sanguin oxygéné.

Une étude chez des patients épileptiques enregistrés par iEEG

Dans ces nouveaux travaux, une équipe internationale de chercheurs a analysé l’activité cérébrale de 14 patients atteints d’épilepsie, à qui des électrodes avaient été implantées « solely on the basis of clinical requirements, as determined by a team of epileptologists and neurosurgeons, » précisent-ils.

Les auteurs indiquent que l’étude fournit la « first direct evidence » de ripples hippocampiques dans des cerveaux humains après une activité physique.

Ces données ont offert un accès rare à l’activité neuronale depuis l’intérieur du cerveau humain après l’exercice, explique l’autrice senior Michelle Voss, neuroscientifique cognitive à l’Université de l’Iowa.

« We've known for years that physical exercise is often good for cognitive functions like memory, and this benefit is associated with changes in brain health, largely from behavioral studies and noninvasive brain imaging, » déclare Voss.

« By directly recording brain activity, our study shows, for the first time in humans, that even a single bout of exercise can rapidly alter the neural rhythms and brain networks involved in memory and cognitive function. »

Les participants, âgés de 17 à 50 ans, souffraient tous d’une épilepsie résistante aux médicaments et étaient en cours d’évaluation préopératoire.

Grâce aux électrodes implantées, les chercheurs ont pu enregistrer des données d’électroencéphalographie intracrânienne (iEEG), utiles pour la prise en charge de l’épilepsie et permettant aussi d’éclairer des phénomènes cérébraux tels que les ripples hippocampiques.

20 minutes de vélo : ce que l’activité physique change dans les réseaux cérébraux

Après un échauffement, les participants ont pédalé 20 minutes sur un vélo d’appartement à une allure qu’ils estimaient pouvoir maintenir sur toute la durée. Les enregistrements iEEG, réalisés avant puis après la séance, ont capturé leur activité cérébrale et livré une image rarement observée de la manière dont l’exercice pourrait renforcer le fonctionnement du cerveau.

L’exercice a entraîné une augmentation du taux de ripples dans l’hippocampe. Il a aussi renforcé la connectivité entre les ripples hippocampiques et l’activité d’autres régions cérébrales : dans le système limbique et dans le réseau du mode par défaut (DMN).

Ces effets ont été observés après une seule séance d’exercice léger à modéré, avec des dynamiques de ripples significativement différentes entre l’hippocampe et le cortex, en écho à des résultats issus d’études antérieures en imagerie cérébrale.

L’étude a également mis en évidence un lien entre une intensité d’exercice plus élevée - évaluée via la fréquence cardiaque pendant l’effort - et un renforcement plus marqué des dynamiques de ripples dans certains réseaux neuronaux, comme le DMN, lors du repos après l’exercice.

Malgré un effectif relativement limité, ces résultats offrent une fenêtre rare sur le cerveau humain après l’activité physique, apportant des informations précieuses qui, selon les chercheurs, devraient s’appliquer à des personnes avec ou sans épilepsie.

« The patterns we see after exercise closely match what's been observed in healthy adults using noninvasive brain imaging, » souligne Voss.

« That convergence across very different methods is one of the strongest indicators that the effects are not specific to epilepsy but reflect a more general human brain response to exercise. »

L’étude a été publiée dans Brain Communications.