La stimulation cérébrale profonde peut apporter une amélioration immédiate de la force et de la fonction des bras et des mains affaiblis par un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral, rapportent aujourd'hui des chercheurs de la faculté de médecine de l'Université de Pittsburgh. Communications naturelles.
Les résultats encourageants de tests approfondis menés sur des singes et des humains ouvrent la voie à une nouvelle application clinique d’une technologie de stimulation cérébrale déjà largement utilisée et offrent un aperçu des mécanismes neuronaux sous-jacents aux déficits de mouvement provoqués par des lésions cérébrales.
La paralysie des bras et des mains a un impact significatif sur la qualité de vie de millions de personnes dans le monde. Actuellement, nous ne disposons pas de solutions efficaces pour les patients ayant subi un accident vasculaire cérébral ou un traumatisme crânien, mais il existe un intérêt croissant pour l'utilisation des neurotechnologies qui stimulent le cerveau pour améliorer les fonctions motrices des membres supérieurs.
Elvira Pirondini, Ph.D., auteur principal et correspondant, professeur adjoint de médecine physique et de réadaptation à Pitt
Les lésions cérébrales causées par un traumatisme cérébral grave ou un accident vasculaire cérébral peuvent perturber les connexions neuronales entre le cortex moteur, une région cérébrale clé essentielle au contrôle des mouvements volontaires, et les muscles. L’affaiblissement de ces connexions empêche l’activation efficace des muscles et entraîne des déficits de mouvement, notamment une paralysie partielle ou complète des bras et des mains.
Pour stimuler l'activation des connexions existantes, mais affaiblies, les chercheurs ont proposé d'utiliser la stimulation cérébrale profonde (DBS), une procédure chirurgicale qui consiste à placer de minuscules électrodes dans des zones spécifiques du cerveau pour délivrer des impulsions électriques qui régulent l'activité cérébrale anormale. Au cours des dernières décennies, la DBS a révolutionné le traitement de maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson en fournissant un moyen de contrôler des symptômes autrefois difficiles à gérer avec des médicaments seuls.
« La DBS a changé la vie de nombreux patients. Aujourd'hui, grâce aux progrès continus dans la sécurité et la précision de ces dispositifs, la DBS est explorée comme une option prometteuse pour aider les survivants d'un AVC à retrouver leurs fonctions motrices », a déclaré l'auteur principal et responsable chirurgical. du projet, Jorge González-Martínez, MD, Ph.D., professeur et vice-président de neurochirurgie et directeur du programme d'épilepsie et de troubles du mouvement à Pitt. « Cela offre un nouvel espoir à des millions de personnes dans le monde. »
S'inspirant d'un autre projet réussi de Pitt qui utilisait la stimulation électrique de la moelle épinière pour restaurer la fonction du bras chez les personnes touchées par un accident vasculaire cérébral, les scientifiques ont émis l'hypothèse que la stimulation du thalamus moteur – une structure nichée profondément dans le cerveau qui agit comme un relais clé du contrôle des mouvements – l’utilisation de DBS pourrait aider à restaurer des mouvements essentiels aux tâches de la vie quotidienne, comme la saisie d’objets. Cependant, comme la théorie n'a pas encore été testée, ils ont d'abord dû la tester chez des singes, qui sont les seuls animaux à avoir la même organisation des connexions entre le cortex moteur et les muscles que les humains.
Pour comprendre le mécanisme par lequel la DBS du thalamus moteur contribue à améliorer le mouvement volontaire du bras et à affiner l'emplacement spécifique de l'implant et la fréquence de stimulation optimale, les chercheurs ont implanté le dispositif de stimulation approuvé par la FDA chez des singes présentant des lésions cérébrales affectant leur efficacité. utiliser leurs mains.
Dès que la stimulation était activée, elle améliorait considérablement l’activation des muscles et la force de préhension. Surtout, aucun mouvement involontaire n’a été observé.
Pour vérifier que la procédure pouvait bénéficier aux humains, les mêmes paramètres de stimulation ont été utilisés chez un patient qui devait subir une implantation de DBS dans le thalamus moteur pour soulager les tremblements du bras causés par une lésion cérébrale résultant d'un grave accident de voiture ayant entraîné une paralysie sévère. les deux bras.
Dès que la stimulation a été réactivée, l'amplitude et la force des mouvements des bras ont été immédiatement améliorées : le participant a pu soulever un poids moyennement lourd et atteindre, saisir et soulever un gobelet plus efficacement et plus facilement que sans la stimulation.
Pour aider à apporter cette technologie à davantage de patients en clinique, les chercheurs travaillent actuellement à tester les effets à long terme du DBS et à déterminer si une stimulation chronique pourrait améliorer davantage la fonction des bras et des mains chez les personnes touchées par un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral.
Les autres auteurs de cette recherche sont Jonathan Ho, BS, Erinn Grigsby, Ph.D., Arianna Damiani, MS, Lucy Liang, MS, Josep-Maria Balaguer, MS, Sridula Kallakuri, Lilly Tang, BS, Jessica Barrios-Martinez, MD. , Vahagn Karapetyan, MD, Ph.D., Daryl Fields, MD, Ph.D., Peter Gerszten, MD, T. Kevin Hitchens, Ph.D., MBA, Theodora Constantine, PA-C., Gregory Adams, BS , Donald Crammond, Ph.D., et Marco Capogrosso, Ph.D., tous de Pitt.
Cette recherche est soutenue par un financement interne des départements de médecine physique et de réadaptation et de chirurgie neurologique de Pitt. Un financement supplémentaire a été fourni par la Fondation Walter L. Copeland, la Fondation Hamot Health et les National Institutes of Health (R01NS122927-01A1).
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