Évaluation systématique des effets de la tDCS sur le DLPFC et applications en technologies de l'information

Abstract

Malgré des résultats prometteurs sur l’effet de la stimulation transcrânienne à courant direct (transcranial direct current stimulation ou tDCS) et d’autres techniques de stimulation cérébrale non invasive (non-invasive brain stimualtion ou NIBS), plusieurs revues de la littérature récentes s’accordent pour dire que la plupart des protocoles visant à moduler les fonctions cognitives ne provoquent pas de différences significatives (Berryhill, Peterson, Jones, & Stephens, 2014) ou ne peuvent mener à des conclusions claires en raison de problèmes méthodologiques (Horvath, Forte, & Carter, 2015a; Tremblay et al., 2014). Il semble donc nécessaire de faire une évaluation systématique de l’effet de la tDCS dans le domaine cognitif tout en prenant en considération les problématiques connues. La présente thèse a premièrement traduit et validé une batterie d’évaluation des fonctions exécutives, le NIH-Examiner (Kramer et al., 2014), qui permettra de répondre à plusieurs critiques soulevées par les revues de littérature en tDCS, notamment en utilisant des variables latentes (des approximations statistiques des concepts utilisés) représentant les fonctions étudiées plutôt que des variables de performance telles que des temps de réponse ou des proportions de bonnes réponses. Une étude randomisée, à mesures répétées, à double aveugle et contrôlée par placébo a ensuite été effectuée à l’aide du NIH-Examiner pour évaluer l’efficacité d’un protocole de tDCS sur le cortex dorsolatéral préfrontal gauche (lDLPFC) et la zone supra-orbitale droite. Malgré des effets de pratique dans deux des quatre variables latentes et dans plusieurs variables de performance, aucun effet de stimulation n’a été trouvé. La popularité de la tDCS à des fins d’amélioration cognitive dans la population générale est grandissante (Jwa, 2015) et ces techniques commencent à être utilisées dans des domaines de recherche et d’intervention plus pratiques. La communauté de recherche en technologies de l’information (TI) s’intéresse particulièrement à l’utilisation de la tDCS et des NIBS. Une revue de littérature est donc présentée afin d’aligner les efforts de recherche dans une direction congruente avec les avancées et contraintes de la recherche fondamentale. À titre d’exemple d’application en TI, la vérification du lien mis en évidence par Dimoka (2011) entre le DLPFC et un construit d’intérêt en TI, la perception de facilité d’utilisation d’un système ou d’un outil technologique, en manipulant le DLPFC par tDCS est par la suite présentée. Le protocole de tDCS n’a provoqué aucun changement au niveau de la perception de la facilité d’utilisation, mais des changements ont été trouvés au niveau de la perception de la rapidité de réaction du site web et dans d’autres indicateurs comportementaux et neurophysiologiques. Les résultats de la présente thèse suggèrent que les effets de la tDCS sur les fonctions cognitives sont limités. Ainsi, son utilisation dans des contextes plus larges est sans doute prématuré. La thèse met aussi en évidence l’importance de déterminer si les effets associés à la tDCS sont spécifiques à la tâche ou à la fonction cognitive. Plusieurs pistes de solution sont offertes pour favoriser une meilleure compréhension de la tDCS et des NIBS en général.

Despite promising results with transcranial direct current stimulation (tDCS) and other non-invasive brain stimulation (NIBS) techniques, literature reviews on the cognitive effects of these techniques conclude that some protocols do not produce significant results (Berryhill et al., 2014) or cannot conclude on significant effects due to methodological problems (Horvath et al., 2015a; Tremblay et al., 2014). It seems necessary to systematically evaluate the effects of tDCS on cognition while considering the known caveats related to this field of research. This thesis first translates and validates an executive function battery, the NIH-Examiner (Kramer et al., 2014), which can address many critiques reported in the aforementioned literature reviews by using latent variables (statistical approximations of the concepts) such as psychometric representations of executive functions, rather than using performance variables such as response time and accuracy. A randomized, repeated measures, double blind and placebo-controlled study was then conducted with the NIH-Examiner to evaluate the effects of tDCS over the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and on right supra-orbital area. Despite practice effects in two of the four latent variables, no significant effects were attributable to stimulation condition. Meanwhile, the popularity of tDCS as a means to promote cognitive enhancement is growing (Jwa, 2015) and these techniques are now being used in applied and clinical research communities such as, information systems (IS) research. To address this growing interest, a literature review on NIBS is presented to provide IS researchers a description of NIBS based on a state-of-the-art fundamental science. An investigation of the causal implication of the DLPFC in the perceived ease of use (PEoU) of a system, as shown in Dimoka (2011), follows to provide IS researchers an example NIBS use in applied IS research. Stimulation of the DLPFC with tDCS did not modulate PEoU, but perception of responsiveness of the website was altered, and other behavioral and neurophysiological indicators were also affected by stimulation. This thesis suggests that there are limited effects of tDCS on cognitive functions. It’s use and application for cognitive enhancement is suggested to be at bets, limited. We also highlight the need to determine whether any possible behavioral effect of tDCS is attributable to a specific task or to a cognitive function. Ways to improve the understanding of the effects of tDCS and NIBS, in light of the present results, are discussed.