Résumé
Avez-vous déjà été frustré lorsque vous ratez un tir au basket ou lorsque votre dessin sort différemment sur le papier que ce que vous imaginiez dans votre tête ? Ne serait-ce pas bien s’il y avait un moyen d’accélérer l’apprentissage, d’aider notre cerveau et nos mains à mieux travailler ensemble ? Les gens qui se forment pour devenir chirurgiens ressentent la même chose. Avant qu’ils ne deviennent assez bons pour faire de vraies opérations, ils doivent pratiquer des exercices à l’aide d’une configuration factice, appelée simulateur, qui ressemble à une intervention chirurgicale sans risquer la sécurité des patients. Parce que le cerveau utilise l’électricité pour communiquer avec le corps, nous avons testé si nous pouvions aider les gens à aller mieux plus rapidement en appliquant de l’électricité à leur cerveau pendant qu’ils pratiquaient ces exercices. Nous avons constaté que cela fonctionnait ! Cela signifie que l’électricité peut aider le cerveau des gens à apprendre plus rapidement, en particulier pour les compétences qui utilisent les yeux et les mains ensemble.
Comment la chirurgie peut-elle nous aider à comprendre l’apprentissage des compétences ?
Les médecins nous aident à rester en bonne santé et à réparer notre corps lorsque quelque chose ne va pas. Parfois, cela signifie vérifier si nous sommes malades, et d’autres fois, cela signifie réparer les parties du corps qui sont blessées ou cassées. La chirurgie, c’est quand un médecin coupe dans le corps pour réparer une partie qui est cachée sous la peau. Il existe de nombreux types de chirurgie. Certains types impliquent de faire de grandes coupures dans la peau, tandis que d’autres impliquent de faire de petites coupures et d’insérer une caméra et des outils dans l’ouverture. Ce type de chirurgie s’appelle chirurgie laparoscopique (Figure 1A) et il est très utile car les patients peuvent récupérer beaucoup plus rapidement de petites coupures que de grosses.
- Figure 1 – (UN) Une chirurgie laparoscopique.
- L’écran montre ce que la caméra voit à l’intérieur du corps. (B) Vue de la configuration du simulateur de tâche de transfert de cheville, utilisée par les médecins pour pratiquer les chirurgies laparoscopiques. (C) Une vue différente de la tâche de transfert de cheville.
Si vous avez déjà enfilé une aiguille ou peint un portrait, vous pouvez probablement comprendre à quel point il est difficile de faire faire à nos mains exactement ce que notre cerveau veut qu’elles fassent. La chirurgie est un défi de la même manière, car elle nécessite une très bonne coordination entre ce que les médecins voient et ce que font leurs mains (appelé coordination œil-main). La chirurgie est également difficile car de petites erreurs peuvent entraîner de gros problèmes pour les patients. Pour ces raisons, les médecins doivent s’entraîner avant de pouvoir opérer de vrais patients, tout comme vous auriez pu vous entraîner à faire du vélo avec des roues stabilisatrices au début, pour éviter de vous blesser. Parce que la chirurgie utilise certaines des mêmes compétences que nous utilisons tous les jours, elle peut nous aider à comprendre comment nous apprenons à faire de nouvelles choses.
Comment pratiquent les médecins ?
De la même manière que vous pratiquez des exercices pour devenir bon en sport, les médecins passent beaucoup de temps à pratiquer des exercices sur un simulateur devenir bon en chirurgie. Un simulateur de chirurgie est une machine qui donne aux médecins l’impression de pratiquer une véritable chirurgie, mais qui n’implique pas un corps humain réel. Un exemple d’exercice qu’un chirurgien peut pratiquer sur un simulateur est appelé la tâche de transfert de cheville (Figures 1B, C). Le but de cet exercice est d’utiliser des pinces pour déplacer six petits triangles d’une cheville à l’autre. Cette tâche enseigne aux chirurgiens comment déplacer les choses rapidement avec les mêmes outils qu’ils utilisent en chirurgie réelle.
Les médecins savent qu’ils ont suffisamment pratiqué lorsqu’ils réussissent un test difficile qui les oblige à effectuer les exercices qu’ils ont pratiqués, comme la tâche de transfert de cheville ou d’autres tâches, comme faire des nœuds ou couper des formes. Pour réussir, le médecin doit être très rapide et ne pas faire d’erreur. Le test est important car il a été démontré que les médecins qui réussissent mieux le test effectuent de meilleures interventions chirurgicales sur leurs patients. [1].
L’électricité pourrait-elle nous aider à acquérir de nouvelles compétences plus rapidement ?
Vous savez probablement que nous utilisons l’électricité tous les jours pour allumer la télévision ou allumer un interrupteur, mais vous ne savez peut-être pas que nous avons aussi de l’électricité dans notre corps. Notre cerveau est constitué d’un grand nombre de très petites cellules appelées neurones. Les neurones sont différents de la plupart des autres parties de notre corps car ils peuvent utiliser l’électricité pour communiquer entre eux. Ils nous aident à faire des choses comme parler, respirer et voir. Un groupe spécial de neurones nous aide à bouger notre corps et s’appelle le cortex moteur primaire, ou M1 en abrégé. Sans votre M1, vous ne pourriez pas bouger vos mains pour faire un sandwich ou bouger vos jambes pour courir. Les médecins utilisent leurs M1 pendant la chirurgie parce qu’ils bougent leurs mains pour opérer.
Étant donné que le M1 utilise l’électricité pour indiquer au corps comment se déplacer, il est logique que l’ajout d’électricité au M1 puisse aider une personne à acquérir de nouvelles compétences impliquant le mouvement. Une façon dont les scientifiques peuvent le faire s’appelle stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) (Figure 2A). « Transcrânien » signifie, à travers (trans) le crâne (crâne), qui est exactement là où l’électricité va.
- Figure 2 – (UN) Un appareil tDCS avec des éponges.
- De minuscules quantités d’électricité circulent de l’éponge négative vers l’éponge positive, à travers le cerveau. (B) Image d’une tête, face au coin inférieur gauche de la boîte, montrant le cerveau à l’intérieur du crâne avec des éponges positives (rouges) et négatives (bleues) à l’extérieur du crâne, au-dessus du M1.
tDCS fonctionne en ajoutant de petites quantités d’électricité au cerveau par le biais d’éponges humides sur la tête [2]. Deux éponges sont nécessaires pour guider le flux d’électricité. L’électricité passe d’une éponge négative à une éponge positive, en passant par le cerveau sur son chemin. La tDCS ne fait pas mal, elle ressemble à un léger picotement. Même si le tDCS n’utilise qu’une très faible électricité, une partie de celle-ci atteint les neurones et les aide à se parler. En facilitant la communication des neurones, la tDCS pourrait aider le cerveau à acquérir de nouvelles compétences1.
Le tDCS peut-il nous aider à devenir meilleurs et plus rapides ?
Ainsi, vous vous demandez peut-être si le tDCS peut vous aider à mieux utiliser vos mains pour jouer à des jeux vidéo ou au piano. Des expériences passées ont montré que le tDCS peut être utilisé pour accélérer l’apprentissage de tâches qui n’utilisent qu’une seule main [3], mais nous avons décidé de tester si la tDCS pouvait également aider à accélérer l’apprentissage à deux mains. Nous avons testé cela en ajoutant de l’électricité au cerveau des gens pendant qu’ils pratiquaient la tâche de transfert de cheville sur le simulateur chirurgical. Pendant qu’ils s’entraînaient, nous avons mesuré à quelle vitesse ils déplaçaient les triangles et combien d’erreurs ils avaient commises. Tout le monde portait des éponges sur leurs M1, comme le montre Figure 2B. Un groupe de personnes pratiquait avec l’électricité allumée à une très faible intensité, qu’ils pouvaient à peine sentir. L’autre groupe pratiquait avec l’électricité coupée. C’est ce qu’on appelle la stimulation factice. “Sham” signifie “faux” parce que les gens ne peuvent pas dire que l’électricité est coupée, mais c’est le cas. Un groupe de stimulation factice nous aide à comprendre à quelle vitesse les gens apprennent sans pour autant toute aide de l’électricité, de sorte que nous ayons une base de référence à utiliser pour juger si l’ajout d’électricité aide réellement à l’apprentissage.
Nous avons constaté que le groupe qui s’entraînait avec de l’électricité fournie à leurs M1 apprenait plus vite et obtenait des scores plus élevés que le groupe factice (figure 3). Cela montre que les personnes pratiquant avec l’électricité se sont améliorées à la tâche, et s’y sont améliorées plus rapidement, que celles sans électricité.
- Figure 3 – L’électricité peut aider à l’apprentissage.
- La ligne verte montre le groupe M1, qui a pratiqué avec l’électricité. La ligne noire montre le groupe fictif, qui pratiquait sans électricité. Comme vous pouvez le voir, la ligne verte monte de plus en plus vite, ce qui signifie que l’électricité a aidé les gens à mieux apprendre. Les fines lignes verticales sur chaque point de données sont appelées “barres d’erreur” et elles montrent qu’il existe une certaine incertitude inévitable dans les données. Ce “*” indique qu’il y a une différence significative entre les données M1 et Sham
Pourquoi cette recherche est-elle importante ?
Les résultats de cette étude nous disent que l’ajout d’électricité au cerveau peut aider les gens à acquérir plus rapidement des compétences de coordination œil-main. Cette découverte pourrait être utilisée pour aider les médecins pendant qu’ils pratiquent à devenir chirurgiens, ou peut être utilisée pour aider les gens à acquérir d’autres types de compétences. Parce qu’une bonne coordination œil-main est importante pour des activités comme le sport, la musique ou les jeux vidéo, il est possible que l’ajout d’électricité au cerveau puisse également aider à accélérer l’apprentissage de ces activités. La technique tDCS peut également aider d’autres types d’apprentissage, comme la résolution de problèmes ou la mémoire, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si cela est vrai. Alors, restez à l’écoute pour découvrir exactement quels types d’apprentissage peuvent être facilités en ajoutant de petites quantités d’électricité au cerveau !
Financement
Un soutien pour la préparation de cet article a été fourni aux auteurs par le prix du United States Army Research Office (W911NF-15-1-0390).
Glossaire
Chirurgie laparoscopique: ↑ Type de chirurgie dans laquelle une minuscule caméra et des instruments sont insérés dans le corps du patient par de petites coupures dans la peau.
Coordination œil-main: ↑ Est la capacité de faire des activités qui nécessitent l’utilisation simultanée de la vision pour guider les mouvements de la main.
Simulateur: ↑ Un appareil qui permet aux gens de pratiquer une activité complexe de manière réaliste, comme la chirurgie, la conduite d’un véhicule ou le pilotage d’un avion.
Neurone: ↑ Une cellule spécialisée qui transporte des impulsions électriques ; une cellule nerveuse.
Cortex moteur primaire: ↑ La partie du cerveau qui est la plus directement connectée aux muscles et une source majeure de contrôle des mouvements du corps. Aussi appelé “M1” en abrégé.
Stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS): ↑ Lorsque l’électricité est appliquée au cerveau pour aider les neurones à communiquer plus facilement entre eux.
Conflit d’intérêt
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l’absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d’intérêts potentiel.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier Moxy et Layla Appelbaum pour leurs commentaires sur les ébauches de cet article.
Article source d’origine
↑Cox, ML, Deng, Z.-D., Palmer, H., Beynel, L., Watts, A., Young, JR, et al. 2020. Utilisation de la stimulation transcrânienne à courant continu pour améliorer la formation aux compétences techniques laparoscopiques : un essai contrôlé randomisé. Cerveau stimulé. 13:863–72. doi : 10.1016/j.brs.2020.03.009
Références
[1] ↑ McGaghie, WC, Issenberg, SB, Cohen, ER, Barsuk, JH et Wayne, DB 2011. L’enseignement médical, caractérisé par l’apprentissage de la maîtrise et la pratique délibérée, peut améliorer la santé des individus et des populations. Acad. Avec. 86:e8–9, doi : 10.1097/ACM.0b013e3182308d37(2011)
[2] ↑ Berg, M., Morrow, A. et Hout, M. 2019. Réveille-toi, cerveau ! : utiliser l’électricité pour penser et ressentir différemment. De face. Jeunes esprits. 7h62. est ce que je: 10.3389/frym.2019.00062
[3] ↑ Reis, J., Schambra, HM, Cohen, LG, Buch, ER, Fritsch, B., Zarahn, E., et al. 2009. La stimulation corticale non invasive améliore l’acquisition des habiletés motrices sur plusieurs jours grâce à un effet sur la consolidation. Proc. Natl. Acad. Sci. Etats-Unis 106:1590e5. doi : 10.1073/pnas.0805413106
note de bas de page
1. ↑AVERTISSEMENT : n’essayez pas cela à la maison ! Le tDCS est toujours effectué dans des conditions minutieuses dans un laboratoire pour s’assurer que l’électricité n’est pas nocive.
