Un implant cérébral innovant pourrait améliorer le traitement de la maladie de Parkinson
Un nouvel implant intelligent qui «écoute» les signaux cérébraux pourrait aider à traiter l’épilepsie et d’autres troubles neurologiques, comme la maladie de Parkinson.
Les médecins utilisent la neurostimulation pour traiter diverses affections, notamment l'épilepsie, les effets d'un accident vasculaire cérébral et même la dépression. Ce traitement consiste à utiliser des appareils spéciaux qui envoient des impulsions électriques pour contrôler l'activité du cerveau et du système nerveux central.
Les médecins utilisent parfois également cette technique pour améliorer les symptômes de la maladie de Parkinson, une affection neurologique qui affecte l'équilibre physique et la capacité de bouger ou de coordonner le mouvement des membres.
Cependant, les dispositifs neurostimulateurs actuellement disponibles pour le traitement des affections neurologiques sont incapables à la fois de stimuler l'activité cérébrale et de l'enregistrer en même temps.
Maintenant, des spécialistes de l'Université de Californie (UC), Berkeley ont développé un nouveau neurostimulateur sophistiqué qui semble capable d'y parvenir. Il peut avoir le potentiel d'améliorer le traitement de l'épilepsie, de la maladie de Parkinson et d'autres conditions.
L'équipe de recherche a nommé cet appareil «WAND», qui signifie «dispositif de neuromodulation sans fil sans artefact». WAND dispose de deux minuscules contrôleurs externes, chacun surveillant 64 électrodes situées dans le cerveau.
Cet appareil peut surveiller l'activité électrique dans le cerveau et apprendre à identifier les signaux anormaux qui indiquent la présence d'une crise ou de tremblements. WAND peut alors aider à moduler les signaux électriques dans le cerveau pour prévenir de tels événements et symptômes.
Contrairement aux appareils similaires existants, qui ne peuvent enregistrer l'activité électrique que de huit points maximum dans le cerveau, WAND peut suivre l'activité de 128 canaux différents.
Le nouvel appareil est économique et rapide
Dans leur article d'étude, que le journal Génie biomédical de la nature a publié, les chercheurs notent qu'à l'avenir, WAND pourrait potentiellement aider à améliorer la vie des personnes qui ont des crises ou vivent avec diverses affections neurologiques.
«Le processus de recherche de la bonne thérapie pour un patient est extrêmement coûteux et peut prendre des années», explique le professeur adjoint Rikky Muller, l'un des chercheurs.
«Une réduction significative du coût et de la durée peut potentiellement conduire à une amélioration considérable des résultats et de l'accessibilité. Nous voulons permettre à l'appareil de déterminer quelle est la meilleure façon de stimuler un patient donné afin de donner les meilleurs résultats. Et vous ne pouvez le faire qu'en écoutant et en enregistrant les signatures neuronales. »
Rikky Muller
Muller et son équipe ont testé WAND sur un modèle animal, en utilisant des macaques rhésus pour montrer comment l'appareil peut apprendre à reconnaître les signaux cérébraux pour des mouvements de bras spécifiques et comment il peut ensuite agir sur ces mêmes signaux.
Dans leurs expériences récentes, les chercheurs ont appris aux macaques avec des implants WAND à utiliser un joystick pour envoyer des curseurs à l'écran à des endroits désignés.
Après un certain temps, les dispositifs implantés ont appris à détecter les signaux neuronaux qui correspondaient aux mouvements de la main des macaques. Une fois qu'ils ont identifié ces modèles, ils ont pu envoyer des signaux électriques qui retardaient les mouvements de la main.
«Bien que retarder le temps de réaction soit quelque chose qui a déjà été démontré, c'est, à notre connaissance, la première fois que cela a été démontré dans un système en boucle fermée basé sur un enregistrement neurologique uniquement», explique Muller.
«À l'avenir, nous visons à intégrer l'apprentissage dans notre plate-forme en boucle fermée pour créer des appareils intelligents capables de déterminer la meilleure façon de vous traiter et d'éviter que le médecin n'ait à intervenir constamment dans ce processus», ajoute-t-elle.
La double activité WAND peut stimuler le traitement
Les chercheurs expliquent que les dispositifs neurostimulateurs actuellement disponibles sont incapables de détecter les signaux électriques de signature dans le cerveau tout en modulant ces signaux.
Ceci, notent-ils, est dû au fait que les impulsions électriques émises par le neurostimulateur «obscurcissent» les signaux cérébraux d'origine, les rendant ainsi pratiquement indétectables.
«Afin de fournir des thérapies basées sur la stimulation en boucle fermée, ce qui est un objectif majeur pour les personnes qui traitent la maladie de Parkinson et l'épilepsie et une variété de troubles neurologiques, il est très important d'effectuer simultanément des enregistrements neuronaux et une stimulation, ce qui actuellement, aucun appareil commercial. », déclare Samantha Santacruz, co-auteur de l'étude, auparavant chercheuse à l'UC Berkeley et maintenant professeure adjointe à l'Université du Texas à Austin.
Contrairement aux autres neurostimulateurs, les dispositifs WAND ont une conception unique avec des circuits intégrés personnalisés capables d'enregistrer les signaux électriques subtils que le cerveau émet tout en envoyant des impulsions plus fortes pour «corriger» les signaux défectueux.
Grâce à WAND, «[car nous pouvons réellement stimuler et enregistrer dans la même région cérébrale, nous savons exactement ce qui se passe lorsque nous dispensons une thérapie», note Muller.
