John Libbey Eurotext

Gériatrie et Psychologie Neuropsychiatrie du Vieillissement

La réalité virtuelle a-t-elle un avenir pour l’étude de la mémoire épisodique dans le vieillissement ? Volume 15, numéro 1, Mars 2017

Illustrations

  • Figure 1

Points clés

  • La réalité virtuelle (RV) permet de simuler des environnements et des évènements complexes proches de la vie quotidienne dans lesquels on peut immerger l’utilisateur et le faire interagir. Les propriétés de la RV permettent de réaliser des tests de mémoire épisodique plus écologiques et complets que les outils traditionnels.
  • Les tests de mémoire épisodique en RV semblent tenir leurs promesses en termes de sensibilité de mesures mnésiques et de révélateur des plaintes dans la vie quotidienne chez les personnes âgées.
  • La RV est un outil pertinent pour l’évaluation de la mémoire épisodique dans la maladie d’Alzheimer, elle offre la possibilité de créer des protocoles d’entraînement et de prise en charge des fonctions mnésiques efficaces.

Le vieillissement est un processus naturel qui s’accompagne d’un déclin de la mémoire et plus particulièrement celui de la mémoire épisodique [1]. La plupart des travaux de recherche sur la mémoire utilisent des situations simplistes comme la mémorisation de listes de mots qui ne requièrent pas de mobiliser toutes les propriétés de la mémoire épisodique, ce qui rend l’évaluation des capacités mnésiques moins précise. De nos jours, la réalité virtuelle (RV) permet d’implémenter des procédures d’évaluation novatrices des performances mnésiques. La RV est une technologie qui offre l’opportunité d’immerger l’utilisateur dans un environnement en 3D généré par un ordinateur et dans lequel il peut interagir grâce à l’utilisation d’interfaces sensorimotrices, ce qui ouvre de nouvelles perspectives d’études concernant les liens entre la cognition et l’action [2]. Cependant, rares sont les travaux qui ont utilisé cette technologie pour étudier les effets de l’âge sur les processus relatifs à la mémoire épisodique tels qu’ils se manifesteraient dans le quotidien. Le but de la présente revue est d’adresser les travaux qui ont utilisé cet outil en neuropsychologie pour l’évaluation de la mémoire épisodique dans le vieillissement normal et pathologique, afin d’interroger sa pertinence et sa validité en tant qu’outil d’évaluation et outil de diagnostic des pathologies de la mémoire épisodique.

Pourquoi utiliser la réalité virtuelle ?

L’immersion dans un environnement virtuel offre la possibilité de vivre une expérience multisensorielle au cours de laquelle l’utilisateur peut ressentir et interagir naturellement et intuitivement en temps réel via des interfaces sensorimotrices [3]. Dans son Traité de la réalité virtuelle, Fuchs [2] souligne que la propriété essentielle de la réalité virtuelle est de « permettre à l’homme de s’extraire de la réalité physique pour changer virtuellement de temps, de lieu et/ou de type d’interaction : interaction avec un environnement simulant la réalité ou interaction avec un monde imaginaire ou symbolique ». En effet, la RV offre au participant la possibilité d’être fortement immergé et impliqué tout en éprouvant un sentiment de présence [3], caractéristique majeure de la RV qui la différencie des autres médias. Ce sentiment de présence correspond à une expérience subjective et consciente d’exister dans un monde autre que le monde physique où se trouve le corps, elle se traduit par des réactions inconscientes identifiées grâce aux réactions comportementales (modification de la posture…), émotionnelles (peur, joie, anxiété…), physiologiques (accélération du rythme cardiaque, transpiration…). Ce degré d’immersion est hautement sensible au type de dispositif utilisé. Le casque immersif ou visiocasque (Head mounted display) est le plus immersif, mais, malgré les avantages qu’offre ce système, il peut provoquer le mal des simulateurs chez un certain nombre d’utilisateurs. Il existe un autre type de dispositif, certes moins immersif, toutefois mieux toléré, qui consiste à projeter les environnements virtuels sur des écrans plus ou moins grands et sur plus ou moins de faces. La RV offre différents niveaux d’interaction, du niveau minimal où le sujet reste passif, regardant l’environnement, à des niveaux plus interactifs où le sujet est actif, contrôlant son déplacement à la première personne dans l’environnement virtuel via différents outils d’interaction plus ou moins immersifs. À titre d’exemple, la navigation peut s’effectuer à l’aide d’une souris ou d’un clavier d’ordinateur, d’un joystick, d’une manette ou d’un tapis de marche ou encore d’un volant et de pédales pour la conduite de voiture virtuelle. Le choix des outils d’interaction dépend du contexte et du scénario choisis, le but étant de créer des situations les plus réalistes possible. Il est également possible de manipuler des objets virtuels grâce à des gants (cybergloves) qui permettent de mesurer les mouvements relatifs des doigts par rapport à la main. Ainsi, par son aspect multisensoriel et interactif, la RV permet de simuler des situations réelles et familières, proches de celles vécues par les sujets dans la vie de tous les jours (par exemple : préparer un plat dans une cuisine, aller faire ses courses au marché) en mobilisant un large panel de leurs capacités cognitives garantissant le réalisme du comportement. Outre son aspect écologique, un autre intérêt que présente la RV est sa flexibilité et son dynamisme ; cet outil permet de créer une variété d’environnements riches en évènements complexes multisensoriels, mais surtout contrôlables du point de vue expérimental. Les sujets sont immergés dans un environnement qui serait impossible à reproduire à l’identique pour tous les sujets dans le monde réel et qui pourrait s’avérer coûteux ou dangereux. Ceci est d’autant plus pertinent pour la recherche dans le domaine de la santé et notamment en neuropsychologie chez des populations âgées.

Apport de la réalité virtuelle pour la neuropsychologie

L’une des préoccupations de la neuropsychologie est de trouver des méthodes objectives, efficaces pour bien évaluer, comprendre et prédire les capacités fonctionnelles et cognitives de l’être humain. La technologie de la RV permet d’appréhender une cognition incarnée comme le souligne Wilson [4], c’est-à-dire tenant compte de ses relations avec le corps physique et le monde. Si les premières applications de la RV en neuropsychologie sont apparues au milieu des années 1990 [5], on assiste aujourd’hui à un essor de l’utilisation de la RV aussi bien dans le domaine des évaluations cognitives que des méthodes de rééducation. En effet, plusieurs études ont souligné la faible validité écologique des tests neuropsychologiques habituels, et de ce fait, leur manque de sensibilité pour la détection précoce des troubles [3, 6], alors que les tests en RV semblent plus sensibles que les tests standards, papier crayon et même informatisés, pour détecter les difficultés cognitives [5, 7, 8]. En outre, dans le domaine de la rééducation et la réhabilitation, les programmes de prise en charge standards sont loin de l’expérience réelle des patients : par exemple, en ce qui concerne la mémoire, les exercices sont souvent des tests verbaux ce qui rend le transfert vers une situation réelle moins efficace [9]. L’avantage que présente la RV par rapport aux tests standards est dû, d’une part, à sa capacité à simuler des situations réelles tout en permettant de découpler les variables mesurées. D’autre part, contrairement aux tests standards, les environnements en RV sont facilement contrôlables : dans la vie réelle nous sommes constamment soumis à des distracteurs et la RV permet à l’expérimentateur d’ajouter et de contrôler les distracteurs, représentant ainsi mieux les performances cognitives des sujets dans la vie réelle [7]. Aussi, grâce à la RV, il est possible de limiter les sources d’erreur par une maîtrise des variables étudiées et de répéter l’expérience dans les mêmes conditions, ce qui garantit ainsi une meilleure standardisation et un recueil identique des données entre les sujets. Ces différents arguments suggèrent que la RV est un outil pertinent pour l’évaluation des fonctions cognitives et la réhabilitation des troubles cognitifs.

Réalité virtuelle et études sur la mémoire épisodique

Parmi les fonctions cognitives les plus sensibles aux effets du vieillissement et particulièrement atteintes dans la maladie d’Alzheimer, on trouve la mémoire épisodique. Cette mémoire est essentielle pour la mémorisation d’informations factuelles et personnelles contextualisées dans le temps et l’espace (e.g., se rappeler ce que l’on a acheté hier, se souvenir du dernier Noël ou que l’on a un rendez-vous à 17h). Toutes ces informations épisodiques permettent à l’individu de construire un sentiment de continuité et d’identité, et participent à son autonomie et son bien-être dans la vie quotidienne. Selon Tulving [10], la mémoire épisodique permet un rappel conscient d’évènements uniques. Il s’agit d’un système de mémoire riche et complexe en termes d’éléments contextuels puisqu’il requiert d’associer l’information factuelle d’un épisode « le Quoi » avec l’information spatiale « le Où » et l’information temporelle « le Quand » pour former une représentation cohérente. Un souvenir épisodique implique aussi des détails phénoménologiques (perceptifs, cognitifs, affectifs) et requiert une pertinence personnelle pour se consolider [11]. Le déclin épisodique avec l’âge est caractérisé par une diminution du rappel du contexte spatio-temporel, témoignant d’une altération des composantes spatiale et temporelle, mais aussi, d’une diminution dans les capacités d’association, le binding, caractéristique majeure de la mémoire épisodique [12, 13]. Ainsi, les sujets âgés s’appuient d’avantage sur l’encodage et le rappel des informations factuelles et sémantiques [14, 15]. L’évaluation à l’aide d’outils standards de la mémoire épisodique repose le plus souvent sur les tests d’apprentissage de listes de mots ou d’histoires, ou de listes de figures ou de visages. Malgré leur intérêt en neuropsychologie, ces tests apparaissent assez éloignés de l’ensemble des propriétés de la mémoire épisodique. De par ses caractéristiques, la RV peut permettre de créer des outils neuropsychologiques plus proche de la mise en œuvre des processus de la mémoire épisodique dans la vie quotidienne [16, 17]. Un véritable test de mémoire épisodique en RV devrait dépasser la composante purement spatiale pour solliciter toutes les propriétés de cette mémoire, notamment les capacités associatives « quoi-où-quand », mais aussi tenir compte de la pertinence des environnements et de l’interaction pour le sujet [18, 19].

Cette pertinence de la RV pour l’étude de la mémoire épisodique a été utilisée tout d’abord pour mieux étudier ses bases neurales. Burgess et al.[20, 21] par exemple, ont demandé à de jeunes adultes de suivre un parcours en RV au cours duquel ils ont rencontré des avatars humains dans des lieux différents, chaque avatar leur remettant un objet. Le rappel des objets et de leur localisation était ensuite testé sous IRMf. Parson et Rizzo [18] ont, quant à eux, conçu l’un des premiers tests neuropsychologiques de mémoire et d’apprentissage en RV afin de vérifier la validité de l’utilisation des tests en RV pour l’étude de la mémoire épisodique. Lors d’une phase d’acquisition, les participants devaient apprendre puis rappeler des objets à travers trois essais de rappel libre pour obtenir une mesure d’apprentissage. Ensuite, les participants naviguaient dans cinq zones d’une ville virtuelle à l’aide d’un casque immersif. Dans chaque zone, les sujets ont été exposés à des objets précédemment présentés lors de la phase d’acquisition et d’autres nouvellement présentés. Par la suite, les participants pratiquaient un rappel libre différé de l’ensemble des objets vus dans la ville. Lors de la phase de débriefing, il leur a été aussi demandé de rappeler la liste des objets de la phase d’acquisition en précisant pour chaque objet dans quelle zone cible de l’environnement virtuel ils l’avaient trouvé. Le nombre de bonnes et mauvaises réponses ainsi que le temps mis pour accomplir le test ont été mesurés. Les résultats indiquent que les performances dans le test en RV sont corrélées avec celles rapportées par des mesures traditionnelles papier crayon évaluant la mémoire et l’apprentissage tel qu’un test d’apprentissage verbal. Ainsi, les auteurs concluent à la validité et la fiabilité de l’évaluation de la mémoire épisodique par la RV. Dans une récente étude réalisée par Zlomuzica et al.[22] un test de RV inspiré d’un test « Quoi », « Où » et « Quand » chez l’animal a été créé [23] afin d’étudier l’effet des états émotionnels positifs et négatifs sur différents aspects de la formation de la mémoire épisodique. Après la visualisation de vidéos émotionnelles (positives ou négatives), les sujets ont été exposés à plusieurs reprises à des appartements virtuels dans lesquels des évènements spécifiques ont lieu. Les évènements variaient en fonction de leur contenu (e.g., réunion, présentation, travaux de rénovation) et de leur localisation spatiale. Après un certain délai, les participants ont réalisé un test inattendu de mémoire où il leur était demandé de rapporter des détails relatifs aux évènements uniques et de rappeler quand et où les évènements ont eu lieu. Les résultats suggèrent que, d’une part, l’induction d’un état émotionnel anxiogène précédant l’encodage de la mémoire épisodique altère la formation de la mémoire, notamment elle diminue la capacité de rappel du contexte spatial. D’autre part, un état émotionnel plaisant est plutôt associé à une meilleure formation de la mémoire épisodique et à un meilleur rappel du contexte spatial. Ce type de paradigme est particulièrement intéressant, de par sa validité écologique, pour aider à mieux comprendre les altérations de la mémoire chez des patients présentant des troubles anxieux. Malgré ses avantages et sa pertinence, encore peu d’études se sont à ce jour intéressées à approcher la mémoire épisodique en utilisant la RV chez des personnes âgées.

Étude du vieillissement normal de la mémoire épisodique en réalité virtuelle

Certains auteurs ont proposé une version virtuelle de tests standards évaluant la mémoire épisodique chez les personnes âgées. Par exemple, à l’aide d’un environnement virtuel simulant une visite dans un appartement où les sujets peuvent naviguer à l’aide d’un clavier et une souris (condition active) ou par simple visionnage (condition passive), Sauzéon et al.[20] ont créé le test HOMES (Human object memory of everyday scenes test), reprenant les principes de base du test du California verbal learning test[24]. Ce test en RV permet d’étudier les processus mnésiques lors de la mémorisation d’objets familiers regroupés par catégorie dans chacune des pièces de l’appartement virtuel. Chaque participant visualise deux versions de l’appartement, A et B, contenant chacune quatre pièces (chambre, salle de bain, cuisine et salon), chaque pièce comprenant dix objets dont cinq éléments spécifiques à chaque version et les cinq autres communs entre les deux versions. Afin d’évaluer l’effet de l’apprentissage, les participants visualisent deux fois une première version accompagnée à chaque fois d’un rappel libre immédiat, puis afin d’évaluer l’effet de l’interférence proactive, ils visualisent la deuxième version suivie d’un rappel libre immédiat, et enfin ils réalisent une reconnaissance différée des éléments de la première version. Une comparaison entre jeunes et personnes âgées a été réalisée sous deux conditions (active et passive) afin de tester le rôle bénéfique de l’action sur la mémorisation (effet subject-performed tasks (SPT) [25]). Les résultats principaux indiquent un effet de l’âge sur les performances avec un effet bénéfique de la navigation active sur la reconnaissance d’objets dans les deux groupes de sujets. De plus, la navigation active diminue les fausses reconnaissances des jeunes, mais augmente celles des personnes âgées. Cette augmentation apparaît fortement médiée par le déclin des fonctions exécutives. Les résultats de cette étude suggèrent que chez les personnes âgées, la navigation active améliore le traitement item spécifique (distinctivité de la trace mnésique [26]) pour les tâches qui nécessitent une faible demande en fonctions exécutives comme la reconnaissance des items cibles, et non pour les tâches qui sollicitent de manière importante les fonctions exécutives comme la discrimination des items distracteurs. Ainsi, les résultats de cette étude ont permis, d’une part, de répliquer les résultats du test classique du CVLT papier crayon en ce qui concerne les effets de l’âge sur les performances en mémoire épisodique. D’autre part, ils ont permis de répliquer pour une large part l’effet SPT (rôle positif de l’action lors de la mémorisation).

D’autres travaux se sont intéressés à créer des paradigmes en RV visant à évaluer les différentes composantes de la mémoire épisodique dans le vieillissement. Dans une série d’expériences [8, 27, 28] nous nous sommes intéressés plus spécialement à l’évaluation en RV des capacités d’association « quoi », « où », « quand » (binding), caractéristiques de la mémoire épisodique. L’environnement virtuel était multimodal (visuel, auditif, sensorimoteur) et riche en objets statiques ou animés (des arbres, poubelles, avatars…), et représentait un environnement urbain construit sur la base des photos de Paris, composé de quartiers ou scènes spécifiques (immeubles de bureaux, magasins, accident de voiture…) contenant chacun des éléments contextuels. Le sujet était invité à parcourir cet environnement soit en tant que passager (condition passive), soit en tant que conducteur d’une voiture virtuelle à l’aide d’un volant et de pédales d’accélération et freinage (condition active). L’encodage était soit incident, soit intentionnel et, dans ce dernier cas, le sujet devait porter attention à tous les éléments visualisés lors de la navigation ainsi qu’à leur localisation spatio-temporelle. Après la navigation, en rappel immédiat ou différé, le sujet devait rappeler le maximum d’éléments possibles avec les caractéristiques perceptives et spatio-temporelles (e.g. l’accident d’une voiture bleue, en face de la mairie, à ma droite, au début du parcours, après la file d’attente à la poste). Tout d’abord, les résultats en RV étaient corrélés à la plainte mnésique chez les sujets âgés, contrairement aux épreuves utilisées dans le bilan neuropsychologique standard pour l’évaluation de la mémoire, ce qui confirme la pertinence de l’utilisation de la RV comme outil pour la neuropsychologie et plus particulièrement pour la neuropsychologie de la mémoire dans le vieillissement. L’ensemble des résultats montrent notamment un déclin avec l’âge de la mémoire du contexte spatio-temporel et du binding ; seule l’information factuelle est mieux préservée, ce qui corrobore les résultats d’études montrant que c’est surtout la mémoire du contexte qui diminue avec l’âge [12, 13, 29]. La comparaison des effets de l’âge selon les conditions d’encodage indique qu’en condition active, l’encodage intentionnel produit des effets de l’âge plus importants que l’encodage incident sur les performances d’association quoi-où-quand. Les sujets jeunes sont capables d’associer généralement 2 ou 3 informations au contenu factuel tandis que les sujets âgés associent principalement une seule information. L’encodage intentionnel semble plus coûteux en ressources attentionnelles chez les sujets âgés, rejoignant ainsi les arguments suggérant que l’âge affecte les processus contrôlés et non les processus automatiques qui sont suscités par l’encodage incident [30, 31]. En ce qui concerne l’absence d’effet de la condition active chez les jeunes et les âgés [8], nous avons suggéré que l’activité motrice requise pour la tâche proposée devait être trop faible, insuffisante pour enrichir la trace mnésique, ou bien que la tâche de conduite dans l’environnement virtuel était trop complexe, s’apparentant à une double tâche (conduire et faire attention à bien conduire) ce qui réduisait l’effet bénéfique de l’activité motrice. Pour tester cette hypothèse, Jebara et al.[32]ont investigué l’effet de la navigation active (le contrôle moteur) en RV sur les performances de la mémoire épisodique dans le vieillissement en distinguant une condition de conduite équivalente à l’étude précédente et une condition de conduite assistée (le sujet fait avancer la voiture mais n’a pas à gérer les tournants). De plus, les auteurs ont souhaité différencier deux types d’activité dans l’environnement en distinguant l’effet de l’activité avec interaction sensorimotrice (conduire) de l’effet de l’activité sans interaction (décider son parcours sans conduire). L’environnement virtuel et le design expérimental étaient inspirés d’une précédente étude réalisée chez des sujets jeunes [33], le codage était intentionnel et les sujets avaient pour instruction de mémoriser le maximum d’éléments rencontrés lors de leur navigation dans l’environnement virtuel. Des participants jeunes et âgés étaient groupés en quatre conditions : dans la condition passive, l’expérimentateur conduisait la voiture virtuelle à l’aide d’un volant et des pédales, les sujets assis à côté ne contrôlaient ni le déplacement ni les décisions du parcours. Dans la condition choix d’itinéraire, les participants étaient des passagers et pouvaient choisir l’itinéraire via des instructions verbales données à l’expérimentateur. Dans la troisième condition faible contrôle de la navigation, les participants pouvaient déplacer la voiture sur les rails dans l’environnement virtuel grâce à des pédales et, enfin, dans une quatrième condition, haut contrôle de la navigation, les participants naviguaient via des pédales et contrôlaient leurs déplacements grâce au volant. Les résultats confirment ceux de Plancher et al.[8, 27] concernant le déclin avec l’âge, lors de l’encodage intentionnel, des performances en rappel du contexte spatio-temporel, des capacités associatives, et on note une préservation de l’information factuelle. Les capacités associatives étaient améliorées uniquement dans les conditions choix d’itinéraire et faible contrôle de la navigation. Ceci suggère que la prise de décision dans le choix d’itinéraire améliore les performances en mémoire épisodique aussi bien que la navigation active quand cette dernière n’est pas trop coûteuse en termes de ressources attentionnelles. Les auteurs concluent que la décision de l’itinéraire bénéficie d’un codage item spécifique comme la navigation active ; elle requiert d’acquérir des informations spécifiques basées sur l’itinéraire, d’imaginer l’action puis de visualiser l’environnement imaginé. D’autres travaux suggèrent que la prise de décision peut améliorer les performances en mémoire grâce à l’interaction entre différents systèmes neuronaux dédiés à la planification, l’attention et au traitement de l’objet [34]. Bakdash [35] propose d’expliquer l’effet positif du choix de l’itinéraire par l’utilisation de représentations égocentrique et allocentrique (information spatiale locale et globale), alors que le contrôle moteur peut être réalisé en utilisant uniquement une représentation égocentrique.

Cette dernière étude souligne, encore une fois, la pertinence d’utiliser l’outil de la RV qui permet ici de créer des environnements naturalistes, proches de la vie de tous les jours, offrant différents degrés d’interaction motrice. En soulignant le fait que la condition active sensorimotrice (conduire une voiture virtuelle) ou bien décisionnelle (décider du chemin sans action motrice) peut être bénéfique pour améliorer les performances en mémoire épisodique chez les jeunes et les personnes âgées, ces études mettent en lumière des facteurs d’optimisation de la mémoire et l’utilité d’utiliser la RV pour les stimuler. Dans cette perspective, l’activité du sujet à l’encodage peut être une issue majeure pour la neuropsychologie, surtout dans les programmes d’entraînement de mémoire. Toutefois, il faut tenir compte du rôle important des fonctions exécutives et de la difficulté des sujets âgés à réussir des tâches qui requièrent des processus contrôlés.

La RV par ses propriétés immersives peut également susciter des réminiscences de souvenirs anciens. Ces souvenirs sont généralement issus de la mémoire autobiographique définie comme la capacité d’une personne à se souvenir de l’information liée à soi et de ses expériences passées. Il s’agit d’une notion complexe comportant des connaissances générales (sémantiques) et spécifiques (épisodiques) [36]. L’exploration de la composante épisodique de la mémoire autobiographique est importante car elle est tout aussi touchée dans le vieillissement que la capacité à former de nouveaux souvenirs épisodiques [11, 14]. Récemment, une étude pilote évaluant la faisabilité d’étudier les souvenirs autobiographiques chez les personnes âgées dans un environnement virtuel a été réalisée [37]. Les auteurs suggèrent que les indices visuels utilisés dans la RV peuvent améliorer la génération des souvenirs autobiographiques chez des personnes âgées saines ou ayant des plaintes mnésiques. Une première condition (condition de référence) consistait à visualiser un affichage gris. Dans la deuxième condition (Famphoto), les participants visualisaient une photographie d’un lieu familier, connu par le sujet dans sa ville. Dans la troisième condition (FamIBVE), les participants visualisaient un environnement virtuel reproduisant un environnement familier, et enfin dans une quatrième condition (UnknoIBVE), reproduisant un environnement virtuel inconnu. Il était demandé aux participants d’évoquer en deux minutes le maximum de souvenirs autobiographiques générés par la présentation d’une des quatre conditions. On note un recueil de souvenirs autobiographiques plus important pour les environnements virtuels familiers comparés aux inconnus ainsi qu’une augmentation du sentiment de reviviscence, ce qui prouve que la RV a réussi à stimuler l’indiçage et le voyage mental dans le passé personnel. De plus, un ensemble de questionnaires évaluant l’acceptabilité de l’environnement virtuel (niveau d’émotion, motivation, sécurité, fatigue, et familiarité), l’inconfort (mal des simulateurs) et la présence montre que la RV est très bien tolérée par les personnes âgées. Toutefois, les photos des lieux familiers ont permis de récupérer plus de souvenirs autobiographiques épisodiques que les environnements virtuels familiers. Les auteurs expliquent ce résultat par les limitations techniques de leur procédure d’immersion et d’interaction en RV. D’autres études doivent être réalisées pour confirmer ces résultats, toutefois, il s’agit de résultats qui encouragent à intégrer la RV comme outil multisensoriel aidant à la récupération des souvenirs anciens.

Étude de la mémoire épisodique dans la maladie d’Alzheimer en réalité virtuelle

Le déclin de la mémoire épisodique est l’un des marqueurs précoces de la maladie d’Alzheimer (MA) et de la déficience cognitive légère [1, 38, 39]. Ces troubles sont souvent dus à des altérations de processus cognitifs complexes qui dépendent de vastes réseaux cérébraux. Actuellement, le diagnostic se fait encore trop souvent à un stade relativement avancé de la maladie. L’utilisation de marqueurs pertinents et de méthodes sensibles pour l’évaluation de ces altérations peut grandement contribuer à l’amélioration de la prise en charge des patients grâce à un diagnostic précoce et en offrant aux cliniciens des méthodes de réhabilitation plus efficaces. Dans la continuité des études portant sur le vieillissement normal, des tests en RV ont été proposés à des groupes de patients. Par exemple, Sauzéon et al.[19] ont utilisé le test HOMES auprès d’un groupe de sujets jeunes sains, un groupe de personnes âgées saines et un groupe de patients atteints de la MA. Comparativement aux sujets âgés, et comme pour la version papier crayon du CVLT, les patients souffrant de MA présentaient de faibles scores dans l’apprentissage et la reconnaissance, et un haut pourcentage de faux souvenirs. De plus, les indices du test HOMES étaient corrélés aux plaintes subjectives en mémoire. Dans la même lignée, Plancher et al.[29] ont proposé leur test « quoi-où-quand » virtuel à une population de sujets âgés sains, un groupe de patients souffrant de troubles cognitifs légers et un autre groupe de patients MA d’intensité modérée. L’exploration de l’environnement se faisait soit en tant que passager (condition passive), soit en tant que conducteur d’une voiture virtuelle (condition active) et l’encodage était intentionnel. Après immersion, une évaluation du rappel libre et de la reconnaissance des informations factuelles (centrales), de l’information contextuelle (« où » et « quand »), et de la qualité de l’association a été effectuée. Les résultats indiquent que les performances des patients MA étaient inférieures à celles des patients souffrant de troubles cognitifs légers et encore davantage à celles des sujets sains. D’emblée, l’outil de RV a ainsi permis de distinguer trois profils cognitifs spécifiques en accord avec la littérature. De plus, l’exploration active a amélioré le rappel des informations centrales et des informations spatiales ainsi que les capacités associatives (binding) chez les trois groupes (figure 1). Cet effet bénéfique de l’activité chez les patients pourrait s’ expliquer par une préservation des fonctions cérébrales impliquées dans les capacités procédurales au stade léger à modéré de la maladie. Enfin, les plaintes mnésiques quotidiennes des patients étaient hautement corrélées avec les performances en RV comparées aux performances des tests de mémoire classiques.

Dans une étude récente Tarnanas et al.[40] ont comparé la capacité de la technique de potentiels évoqués en EEG et celle d’un test en RV pour distinguer les profils mnésiques de sujets âgés sains et de patients souffrant de troubles cognitifs légers. Le protocole expérimental était divisé en deux parties : d’une part, une étude en potentiels évoqués a été réalisée à l’aide du paradigme classique qui consiste à présenter un stimulus déviant occasionnel pendant la présentation d’une série de stimuli répétés d’une catégorie. D’autre part, la deuxième partie de l’étude consistait à soumettre les participants à une épreuve en RV. Pour ceci, une simulation virtuelle d’un musée archéologique comportant plusieurs halls a été créée. Dans un premier temps, les sujets sont invités à explorer l’environnement virtuel vide à l’aide d’un joystick ou d’une souris, et, une fois familiarisés avec l’équipement, les expérimentateurs leur soumettent des images de cinq éléments archéologiques accompagnés d’instructions sur la localisation dans les différents halls du musée. Ensuite, il leur était accordé deux minutes afin de mémoriser les images et les consignes puis, ils devaient les placer dans l’environnement virtuel. Après une pause, les participants devaient rappeler le maximum d’objets accompagnés de détails (couleurs, formes…) et en préciser le contexte temporel (début, milieu ou fin du parcours) ainsi que le contexte spatial, localisation égocentrique (par rapport aux sujets) et allocentrique (en localisant l’objet par rapport à d’autres). Tout d’abord, l’analyse du temps de réaction et le nombre d’erreurs en potentiel évoqué a permis de distinguer les deux populations. De même, l’analyse des performances de mémoire en RV (temps de réaction, score d’erreurs) distingue les deux populations. De plus, les résultats en RV soulignent les difficultés des patients ayant un trouble cognitif léger à rappeler les informations aussi bien centrales ou factuelles que contextuelles. Le rappel de l’information spatiale égocentrique ou allocentrique apparaît comme particulièrement altéré, ce qui conforte les travaux qui ont montré que le déclin de performances en mémoire spatiale, notamment allocentrique, est un marqueur des troubles cognitifs légers et peut témoigner d’une potentielle transition vers la MA [41]. Ainsi, les résultats de ces études soulignent la pertinence de l’utilisation de la RV comme outil de diagnostic non invasif grâce à sa capacité à détecter les troubles mnésiques, mais aussi de par les avantages qu’offre la RV puisqu’en testant les patients dans un environnement écologique pertinent et multisensoriel, leurs troubles dans la vie quotidienne sont mieux appréhendés.

Discussion et perspectives

L’évaluation du fonctionnement et du dysfonctionnement de la mémoire épisodique par la RV n’est qu’à ses débuts. Toutefois, les résultats des travaux effectués en RV sont encourageants dans le vieillissement normal et la MA. Outre la sensibilité accrue en RV par rapport aux tests traditionnels, et l’augmentation de la pertinence personnelle et de la motivation chez les participants, un autre atout majeur de la RV réside dans la possibilité de manipuler des informations multisensorielles et d’élaborer des interactions avec l’environnement. Cet avantage est encore sous-exploité car la plupart des environnements virtuels actuellement créés intègrent surtout les modalités visuelles et sonores et à moindre degré sensorimotrices. Par ailleurs, les environnements virtuels apparaissent parfois trop simplistes et non stimulants. En effet, dans une étude en RV visant à évaluer les performances en mémoire spatiale, Tippett et al.[42] n’ont pas réussi à distinguer deux groupes de participants, un groupe de sujets contrôles et un groupe de patients atteints de troubles cognitifs légers. Ils suggèrent que cela était dû au faible niveau de complexité de l’environnement utilisé et à la simplicité du parcours. Aujourd’hui, les avancées techniques et la baisse du coût dans le domaine de la RV offrent la possibilité de créer des environnements ludiques immersifs en minimisant les problèmes de mal des simulateurs. Le contexte semble donc propice au développement de l’utilisation de la RV dans le domaine de la santé et certaines recommandations peuvent être formulées concernant les choix de l’immersion, de l’interaction et de l’interface. Une immersion totale n’est pas forcément requise chez les personnes âgées puisqu’il est actuellement recommandé de choisir des écrans d’affichage plutôt que des visiocasques. Par contre, il semble nécessaire de proposer des environnements interactifs avec des interfaces pertinentes pour les personnes âgées. Des efforts de recherches doivent se poursuivre dans le domaine de l’ergonomie de la RV chez la personne âgée, mais on peut déjà conclure que la RV est certainement un outil d’évaluation et d’entraînement prometteur dans le vieillissement. Le potentiel de la RV est particulièrement important dans le domaine de la prise en charge. Elle offre en effet la possibilité d’observer les patients dans des situations proches de la vie quotidienne en leur délivrant un programme de stimulation cognitive personnalisée en toute sécurité, ce qui facilite l’anticipation du comportement du sujet dans le monde réel [43]. Il est possible de répéter les stimuli et de les contrôler en toute sécurité, ce qui permet d’entraîner des sujets à l’utilisation de stratégies adaptatives et compensatoires afin de réduire les déficits. Plusieurs travaux ont rapporté l’efficacité de la RV pour améliorer les fonctions mnésiques. Par exemple, Optale et al. [44] ont rapporté une étude de cas démontrant, chez une patiente amnésique, une amélioration significative des capacités à retrouver son chemin après avoir bénéficié d’un entraînement en RV qui consistait à un apprentissage d’itinéraire riche en objets. Dans une autre étude, il est aussi rapporté une amélioration des performances en mémoire épisodique de 24 patients amnésiques après exposition à une thérapie en RV qui consistait en un apprentissage d’objets lors de l’exploration d’un magasin et d’une maison riches en objets [45]. La navigation dans des environnements virtuels semble donc être capable de produire une forme de réorganisation fonctionnelle. Plus largement, la RV permet de stimuler un ensemble de fonctions cognitives et affectives telles que la planification, l’orientation et les comportements sociaux associées à la mémoire qui peuvent améliorer la mémoire (épisodique, prospective, de travail) et les symptômes cliniques tels que l’apathie. Par conséquent, la RV semble être un outil global, prometteur pour l’évaluation du fonctionnement cognitif normal et pathologique dans le vieillissement. Elle offre aussi la possibilité de créer des protocoles d’entraînement et de réhabilitation ludiques et efficaces. La prochaine étape est de développer et valider des programmes en RV de prise en charge des troubles de la mémoire épisodique et des fonctions cognitives et affectives associées dans le cadre du vieillissement normal et pathologique (projet REVALZ, Laboratoire Mémoire et Cognition à l’Université Paris Descartes, https://www.youtube.com/watch?v=rJ-13-6qiZU).

Remerciements

Les auteurs remercient l’Association France Alzheimer pour leur soutien au projet REVALZ.

Liens d’intérêts

Les auteurs déclarent ne pas avoir de lien d’intérêt en rapport avec cet article.