Les scientifiques développent une approche non invasive de la stimulation électrique du cerveau profond


Les scientifiques développent une approche non invasive de la stimulation électrique du cerveau profond

Les résultats d'une étude récente ont révélé que le DBS peut être effectué de manière non invasive en utilisant la stimulation TI.

Les traitements actuels qui utilisent une stimulation électrique du cerveau profond nécessitent un chirurgien pour ouvrir le crâne et implanter des électrodes à l'intérieur du cerveau. Maintenant, dans une nouvelle étude utilisant des souris, les scientifiques démontrent une approche non invasive appelée stimulation parasite temporaire, qui utilise des électrodes placées sur le cuir chevelu pour stimuler électriquement les régions profondément dans le cerveau. La technique expérimentale n'exige pas d'implants chirurgicaux et ne perturbe pas les tissus cérébrales superficiels.

Dans un article publié dans le journal Cellule , Les chercheurs - y compris une équipe du Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge - rapportent comment ils ont testé la nouvelle méthode de stimulation temporelle (TI) sur le cerveau de la souris.

La stimulation cérébrale profonde (DBS) a été développée à l'origine comme un traitement pour réduire les symptômes de la maladie de Parkinson, qui incluent généralement des mouvements incontrôlables, de la raideur, des tremblements et des problèmes de marche.

Dans les approches actuelles de DBS, la stimulation électrique est délivrée par deux électrodes qui doivent être implantées chirurgicalement dans le cerveau.

Cependant, en raison de leur nature invasive, ces approches de DBS comportent le risque d'infection, d'accident vasculaire cérébral et de saignement dans le cerveau.

Les techniques non invasives de stimulation cérébrale - telles que la stimulation magnétique transcrânienne approuvée pour le traitement de la dépression - sont très efficaces pour stimuler le tissu près de la surface du cerveau.

Malheureusement, ils sont moins efficaces pour stimuler les régions profondes dans le cerveau, en particulier sans perturber les régions de surface.

La stimulation TI cible sélectivement les régions profondes du cerveau

La stimulation TI repose sur le fait que la mise en place d'électrodes à haute fréquence sur le cuir chevelu résulte dans la fréquence de chaque électrode étant trop élevée pour le courant pour stimuler les neurones par lui-même; Les propriétés biophysiques des cellules ne leur permettent d'être excitées que par des courants de basse fréquence.

Cependant, la mise en place des courants à haute fréquence de sorte que leurs fréquences sont légèrement différentes, où elles se croisent, leur permet de générer une petite zone de courant à basse fréquence qui peut stimuler les neurones.

Par exemple, il est possible d'avoir une électrode en envoyant un signal de 4 000 hertz placé sur un côté de la tête et un autre en envoyant un signal de 4 001 hertz de l'autre côté.

C'est précisément ce que les chercheurs ont fait: ils ont mis en place les courants de haute fréquence dans les électrodes du cuir chevelu de sorte qu'ils se sont rencontrés dans une région particulière à l'intérieur du cerveau de la souris vivante.

Ils ont d'abord testé la méthode dans des maquettes physiques à l'aide de modèles informatiques, puis, sur la base de ces résultats, ils ont effectué des tests chez les souris.

À l'aide d'une technique appelée étiquetage des neurones c-Fos, ils ont confirmé que les signaux électriques TI n'entraient que des cellules cérébrales excitées dans la région cible et ne perturbaient pas les neurones dans le tissu superficiel auquel les courants à haute fréquence traversaient.

Dans leur document d'étude, les auteurs décrivent comment ils ont utilisé la stimulation TI pour cibler l'hippocampe et d'autres petites régions profondément à l'intérieur du cerveau de la souris.

Ils ont démontré comment ils pouvaient contrôler la taille et l'emplacement de la zone cible au fond du cerveau en modifiant les fréquences des signaux électriques et en modifiant le nombre et la position des électrodes externes.

Il était même possible de stimuler sélectivement les parties du cortex moteur et d'amener les souris à bouger leurs moustaches, leurs oreilles, leurs pattes gauches et leurs pattes droites, note-t-on.

La technique peut offrir de nouvelles façons de traiter et d'étudier le cerveau

En 2016, le professeur Li-Huei Tsai, l'un des chercheurs et professeur de neuroscience au MIT, a utilisé des souris pour montrer qu'un type de thérapie par la lumière peut offrir un traitement non invasif pour la maladie d'Alzheimer.

Cette technique brille la lumière clignotante dans les yeux pour établir des oscillations d'une fréquence particulière dans le cerveau, entraînant une réduction des niveaux de neurones des plaques amyloïdes - une caractéristique connue de la maladie d'Alzheimer.

Le professeur Tsai dit qu'elle veut maintenant savoir si la stimulation TI pourrait avoir un effet similaire.

Les chercheurs envisagent également d'étudier les effets de la stimulation TI chez les humains. Ils voient le potentiel de l'utiliser non seulement pour traiter les maladies cérébrales, mais aussi pour les étudier.

Ils notent que la stimulation TI peut ne pas être capable de cibler les régions cérébrales aussi précisément que le DBS, de sorte que la technique invasive peut encore finir par être le traitement de choix pour la maladie de Parkinson.

Cependant, ils suggèrent que la technique non invasive peut encore bénéficier aux patients souffrant d'autres affections - comme les accidents vasculaires cérébraux, la perte de mémoire et les lésions cérébrales traumatiques - qui ne nécessitent pas une résolution précise de DBS.

Avec la capacité de stimuler les structures du cerveau de manière non invasive, nous espérons que nous pourrons aider à découvrir de nouvelles cibles pour le traitement des troubles du cerveau ".

Premier auteur Dr. Nir Grossman, Imperial College London, Royaume-Uni

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