Évaluation intensive des fonctions exécutives dérivée des performances dans les jeux d’entraînement cognitif

Le chercheur Antonio Javier Sutil Jiménez expose dans cet article les informations les plus pertinentes de l’étude « Evaluación intensiva de las funciones ejecutivas derivada del rendimiento en juegos de entrenamiento cognitivo », à laquelle a participé notre plateforme de stimulation cognitive, NeuronUP.

Auteurs et universités impliquées

Cette étude est née de l’Étude PENSA dont l’objectif était d’examiner l’effet sur la progression du déclin cognitif au moyen d’une intervention personnalisée axée sur le suivi d’un mode de vie sain, complétée par un composé naturel du thé vert appelé épigallocatéchine gallate. L’Étude PENSA a été dirigée par le Barcelonaβeta Brain Research Center (BBRC) et l’Institut Hospital del Mar de Investigaciones Médicas (IMIM), et dans ce travail ils ont collaboré avec d’autres universités espagnoles et NeuronUP pour étudier de manière innovante les fonctions exécutives via une surveillance à distance.

Parmi certains de ses auteurs, la conceptualisation de cette étude a été réalisée par Natalia Soldevila-Domenech, Ilario de Toma et Rafael de la Torre appartenant à l’IMIM. La participation de chercheurs de la Universitat Pompeu Fabra de Barcelona, de l’Instituto de Salud Carlos III, du Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES) de Madrid ou de la Monash University de Melbourne a également été sollicitée pour l’analyse des données, leur interprétation ou la rédaction du manuscrit. De plus, la participation d’Iñigo Fernández de Piérola et de Carolina Sastre depuis NeuronUP a été importante pour la collecte des données, afin d’éviter tout conflit d’intérêts concernant les résultats obtenus dans l’étude.

Population cible

La population cible de cette étude était composée de personnes sans déclin cognitif, âgées de 60 à 80 ans. Concrètement, un sous-ensemble de 56 personnes de l’Étude PENSA a été retenu, 23 hommes et 33 femmes dans la tranche d’âge mentionnée. Les participants ont été inclus progressivement dans l’étude en groupes de 9 à 14 personnes.

Dans un premier temps, il a été vérifié qu’il s’agissait d’une population à risque accru de maladie d’Alzheimer car elles étaient porteuses du gène APOE-ε4. Par la suite, une évaluation neuropsychologique standardisée a été réalisée pour confirmer que les participants n’avaient pas de cognition altérée et que leurs scores étaient normaux. De plus, les participants devaient remplir les critères de déclin cognitif subjectif (DCS). 

Déclin cognitif subjectif (DCS)

Le déclin cognitif subjectif (DCS) est la perception persistante par une personne d’une diminution de ses capacités cognitives par rapport à son état habituel. Ce terme a été forgé il y a environ une décennie afin d’identifier un risque accru de développer un trouble cognitif léger ou la maladie d’Alzheimer chez les personnes ayant cette perception subjective.

Ce concept est d’actualité et depuis sa création le nombre d’études reliant le DCS et le déclin cognitif n’a cessé d’augmenter. Pour plus d’informations, on peut consulter l’étude publiée dans Lancet Neurology* à laquelle participe José Luis Molinuevo, également auteur de l’étude ici revue.

Évaluation – Traitement

Programme d’entraînement cognitif

Le programme d’entraînement cognitif a été créé avec 36 activités de neuroréhabilitation de la plateforme NeuronUP que les participants réalisaient à distance sur leurs ordinateurs ou tablettes.

Dans un premier temps, les participants étaient formés en présentiel à l’utilisation de la plateforme et deux courtes sessions étaient réalisées pour se familiariser avec les activités. Après cet atelier en présentiel, un plan d’entraînement conçu par des neuropsychologues a été mis en place, incluant 8 activités de fonctions exécutives, 6 de mémoire, 6 de langage, 6 d’attention, 7 de compétences visuo-spatiales et 3 d’orientation. Ces activités ont été sélectionnées afin de couvrir divers domaines cognitifs liés à la maladie d’Alzheimer, et elles ont été mises en œuvre une fois par mois au cours de 12 sessions. Ces sessions se sont déroulées à un rythme de 2 ou 3 sessions par semaine, chaque session comportant 3 activités d’une durée approximative de 10 minutes chacune.

Le programme complet a duré 12 mois. Les deux premiers mois ont été consacrés à la familiarisation des participants avec le fonctionnement des jeux afin de contrôler les effets d’apprentissage ; ils n’ont donc pas été analysés. La performance du troisième mois a été utilisée comme mesure de la capacité de base, en supposant qu’à ce moment-là les participants auraient atteint leur niveau optimal dans chaque jeu. Ainsi, le troisième mois a été considéré comme référence initiale. Les performances des mois 4 à 12 ont été employées pour surveiller les changements cognitifs au fil du temps.

Un système de notation a été conçu pour évaluer la performance mensuelle pour chaque jeu. Le score NeuronUP consistait en un nombre entier faisant référence au niveau de difficulté le plus souvent joué, et une décimale reflétant les exercices corrects, ratés et le temps utilisé. Utiliser le niveau de difficulté le plus souvent joué comme critère a été considéré comme conservateur pour évaluer le changement cognitif, et l’inclusion d’une décimale augmente la variabilité des scores au sein d’un même niveau de difficulté. 

Fonctionnement des activités

Il y avait deux types d’activités présentant entre 9 et 12 niveaux de difficulté différents. Ces deux types d’activités étaient (1) les feuilles de travail qui ne changent pas automatiquement de niveau de difficulté et (2) les jeux, ces derniers changeant automatiquement. Dans les jeux, le niveau de difficulté initial était 2-3 et variait en fonction des performances du participant. Pour monter de niveau, il était nécessaire de réussir correctement 5 activités et pour baisser de niveau d’en échouer à 3. Bien que chaque mois le même nombre d’activités soit administré, la difficulté pouvait varier puisque le niveau de départ était le niveau maximal atteint le mois précédent.

Exemples d’activités

1. Balance the Bags (Équilibre les sachets): Une personne apparaît à la caisse du supermarché et doit placer tous les produits dans des sacs. L’activité consiste à calculer le poids de chaque produit pour que chaque bras porte le même poids. 
2. Home Delivery (Livraison à domicile): Plusieurs immeubles s’illuminent à tour de rôle. L’activité consiste à se souvenir de l’ordre dans lequel ils se sont illuminés et à le reproduire dans l’ordre inverse.

Tests traditionnels et comparaison avec les versions de NeuronUP

Suite à l’évaluation neuropsychologique réalisée dans l’Étude PENSA, une large évaluation incluant une mesure de la cognition globale a été effectuée ; il s’agit du principal résultat de l’Étude PENSA, l’Alzheimer Disease Cooperative Study Preclinical Alzheimer Cognitive Composite (ADCS-PACC) et d’une version modifiée (ADCS-PACC-plus-exe) qui inclut le score d’interférence du Stroop et la flexibilité du FDT. Le Mini-Mental State Exam (MMSE) et le Montreal Cognitive Assessment (MoCA) ont également été utilisés pour évaluer la cognition globale, ainsi que le Test de fluence verbale sémantique des animaux et le Boston Naming Test.

Pour évaluer les fonctions exécutives, les tests suivants ont été inclus : WAIS Digit Symbol Substitution Test, WAIS Visual Puzzle Test, WAIS Digit Span Test (score des chiffres à l’envers), le Five Digits Test (FDT) pour la flexibilité et le score mot-couleur du Stroop Colour and Word Test. La mémoire a été évaluée avec le Free and Cued Selective Reminding Test (FCSRT) en rappel libre immédiat (IFR) et différé (DFR) et le sous-test Mémoire logique (LM) de la WMS en rappel immédiat (IR), différé (DR) et reconnaissance.

Pour l’analyse et l’interprétation de ces données, des scores composites de mémoire (NPS-MEM) et de fonctions exécutives (NPS-EXE) ont été créés en moyennant les scores standardisés Z.

Concernant la comparaison des tests traditionnels avec l’évaluation à distance via NeuronUP, il convient de préciser que la sélection des jeux de fonctions exécutives s’est basée sur les mesures neuropsychologiques traditionnelles des fonctions exécutives. Ces mesures neuropsychologiques traditionnelles ont également été administrées dans l’Étude PENSA, ce qui a permis de comparer les deux mesures des fonctions exécutives. En revanche, les jeux de mémoire de NeuronUP n’ont pas été analysés car ils se concentrent sur la mémoire visuelle, tandis que les tests de mémoire traditionnels disponibles dans l’Étude PENSA mesurent la mémoire épisodique verbale, et ne sont donc pas comparables comme mesures de mémoire.

Résultats obtenus

Validité et fiabilité du modèle

Pour étudier la validité, un modèle représentant le score global des tests des fonctions exécutives a été créé. La validité de ce modèle global a été mise à l’épreuve au moyen d’une analyse factorielle confirmatoire.

Le processus pour étudier la validité a commencé par la création d’une structure factorielle basée sur les 8 tests de fonctions exécutives de NeuronUP (NeuronUP EXE, le modèle créé est visible dans la figure 1 de l’article original). Deux de ces épreuves ont été exclues du modèle car elles montraient de faibles corrélations avec les autres scores. Ensuite, le modèle a été calibré et testé, obtenant un bon ajustement. Le modèle hypothétique a obtenu un ajustement dans l’échantillon de calibration de : χ2(9) = 10, p = 0.383; indice d’ajustement comparatif [CFI] = 0.99; erreur quadratique moyenne d’approximation robuste [RMSEA] = 0.035; et résidu quadratique moyen standardisé [SRMR] = 0.059. 

De plus, les charges factorielles pour chaque jeu étaient significatives et supérieures à 0.5. La moyenne de la variance extraite était modérée (0.41) et la fiabilité mesurée par l’alpha de Cronbach  a été adéquate (α = 0.81). Le modèle a également été testé à 6 mois et 12 mois confirmant la validité du modèle ; de plus, les coefficients de fiabilité se sont légèrement améliorés, ces résultats peuvent être consultés dans l’article original.

Validité convergente et discriminante du modèle

Pour étudier la validité convergente et discriminante du modèle, on a utilisé les scores globaux des fonctions exécutives et de la mémoire à l’aide des tests neuropsychologiques et de la plateforme NeuronUP.

	6 mois	12 mois
NeuronUP EXE vs Neuropsychologie EXE	r = 0.66	r = 0.57
NeuronUP EXE vs Neuropsychologie MEM	r = 0.45	r = 0.37

De plus, la mesure NeuronUP EXE a montré une forte corrélation avec des mesures de cognition globale, notamment l’ADCS-PACC (r = 0.65), l’ADCS-PACC-plus-exe (r = 0.63) et le MoCA (r = 0.47), ainsi qu’une corrélation modérée avec le MMSE (r = 0.42). Enfin, un tableau présente les corrélations de la mesure NeuronUP EXE avec certaines mesures traditionnelles.

Domaine	Test	Mesure de base	Mesure 6 mois	Mesure 12 mois
Fonctions exécutives	FDT Flexibility	r = 0.10	r = 0.40	r = 0.41
	Digit span backwards	r = 0.34	r = 0.46	r = 0.35
Mémoire	FCSRT IFR	r = 0.34	r = 0.40	r = 0.15
	LM recognition	r = 0.27	r = 0.20	r = 0.35
Autre mesure	Boston Naming Test	r = 0.66	r = 0.66	r = 0.66

Adhérence à la plateforme

L’adhérence moyenne à l’intervention d’entraînement cognitif était de 73.8%. Presque tous les participants (94.6%) ont complété au moins la moitié des séances d’entraînement. En résumé, on peut observer la progression de l’adhérence au cours des 12 mois de l’entraînement dans le tableau suivant.

Mois	1	2	4	7	11	12
Adhérence moyenne (%)	44.2	73.2	77.1	82	78.9	68

De plus, la majorité des participants (48 sur 56) ont complété une enquête en ligne sur l’intervention. Dans cette enquête, presque tous ont indiqué qu’ils disposaient des connaissances nécessaires pour utiliser la plateforme, affirmant à plus de 80% qu’elle était facile à utiliser. Jusqu’à 70% d’entre eux ont estimé que leur motivation est restée élevée pendant toute la durée de l’étude et que la périodicité était appropriée.

Conclusion

Sur la base de l’étude PENSA, il a été décidé d’étudier une cohorte de patients SCD pour prévenir une éventuelle évolution vers une maladie neurodégénérative. Cette étude a validé la création d’une mesure des fonctions exécutives à partir des performances cognitives dans des jeux réalisés sur la plateforme digitale NeuronUP.

Les résultats de l’étude soutiennent la validité de réaliser ces mesures via un suivi distant mensuel qui permet de détecter des changements dans ces fonctions exécutives tout en minimisant les effets d’apprentissage. La minimisation des effets d’apprentissage est obtenue en ajustant automatiquement la difficulté à la capacité individuelle afin d’obtenir des mesures fiables de la performance optimale de chaque participant après des tests répétés. Cela suggère que cette mesure pourrait être utile pour surmonter les limites des méthodes traditionnelles d’évaluation neuropsychologique. De plus, l’adhérence à l’intervention d’entraînement cognitif était élevée et les participants ont apprécié positivement l’utilité de la plateforme digitale. 

Bibliographie

• Natalia Soldevila-Domenech, Ilario De Toma, Laura Forcano, Patrícia Diaz-Pellicer, Aida Cuenca-Royo, Beatriz Fagundo, Thais Lorenzo, Maria Gomis-Gonzalez, Gonzalo Sánchez-Benavides, Karine Fauria, Carolina Sastre, Íñigo Fernandez De Piérola, José Luis Molinuevo, Antonio Verdejo-Garcia, Rafael de la TorreIntensive assessment of executive functions derived from performance in cognitive training games, iScience, Volume 26, Issue 6, 2023, 106886,ISSN 2589-0042,https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106886.
• * The characterisation of subjective cognitive decline. Jessen, Frank et al. The Lancet Neurology, Volume 19, Issue 3, 271 – 278

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