Les patients insensibles aux soins intensifs dans une nouvelle étude de Columbia ont pu augmenter et diminuer la fréquence d’un bip avec leur esprit, via des électrodes EEG non invasives qui enregistraient et traduisaient leurs ondes cérébrales.
L’étude ouvre la porte à des interfaces cerveau-ordinateur non invasives qui pourraient permettre à des patients apparemment comateux et avec une conscience cachée de communiquer avec les médecins et les membres de leur famille.
« Les recherches menées au cours de la dernière décennie par nous et par d’autres ont montré que de nombreux patients souffrant de lésions cérébrales aiguës qui semblent être dans le coma ont en réalité un certain niveau de conscience préservée, même s’ils sont incapables de parler ou de bouger leurs mains ou leurs yeux pour communiquer », explique Jan Claassen, MD, professeur de neurologie au Vagelos College of Physicians and Surgeons de l’Université Columbia, qui a dirigé l’étude.
« Notre interface cerveau-ordinateur n’est qu’une première étape, mais elle montre qu’en principe, nous pourrions, espérons-le, à l’avenir donner la parole à certains de ces patients. »
La conscience cachée est courante
Claassen, qui est également directeur médical de l’unité de soins neurocritiques du NewYork-Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center, a été l’un des pionniers dans la reconnaissance de la conscience cachée chez les patients atteints de lésions cérébrales qui sont dans un état proche du coma et incapables de répondre aux questions ou aux directives des médecins ou de leurs familles.
En 2019, son équipe a utilisé la technologie EEG standard et l’IA pour analyser les ondes cérébrales de patients inconscients et atteints de lésions cérébrales et a détecté des signes de conscience cachée chez 15 % des patients. Ce chiffre a choqué le domaine des soins intensifs, qui n’avait documenté le phénomène que dans quelques cas auparavant.
Bien que ces patients n’aient pas répondu aux ordres de leur médecin – cligner des yeux, serrer le poing ou remuer les orteils – l’analyse des enregistrements EEG a montré que les patients essayaient d’obtempérer mais étaient incapables de bouger leurs muscles. L’équipe de Claassen a par la suite découvert des preuves que cette dissociation entre les fonctions cognitives et motrices est provoquée par une rupture de communication entre les régions du cerveau responsables de la cognition d’ordre supérieur et les régions qui contrôlent le mouvement musculaire.
Dans les études de Claassen, les patients atteints de dissociation cognitive motrice, ou DMC, sont plus susceptibles de reprendre conscience et de récupérer une quantité significative de leurs fonctions quotidiennes. Bien que les techniques d’identification des CMD ne soient pas encore disponibles en dehors des études de recherche, elles pourraient aider les médecins à l’avenir à identifier les patients présentant les meilleures chances de guérison.
Nous avons montré que la détection de la conscience cachée est très prometteuse pour guider les soins aux patients. »
Jan Claassen, MD, professeur de neurologie, Collège Vagelos des médecins et chirurgiens de l’Université Columbia
Communiquer avec des patients inconscients
Si les patients inconscients ont une conscience cachée, il pourrait être possible de développer une technologie qui leur permettrait de communiquer leurs besoins fondamentaux ou de faire connaître leurs souhaits. Ces dernières années, les scientifiques ont développé une technologie d’interface cerveau-ordinateur pour aider les patients atteints de paralysie due à des lésions de la moelle épinière à contrôler un appareil de mobilité. Il a également été démontré que cette technique facilite la communication avec les patients atteints de maladies neurodégénératives affectant le mouvement et la parole, telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA). De telles technologies impliquent l’implantation d’une puce informatique à la surface du cerveau pour traduire les pensées d’un patient en signaux de commande.
Mais pour un patient hospitalisé et inconscient souffrant d’un traumatisme crânien grave et aigu, cette approche n’est pas idéale.
Au lieu de cela, l’équipe de Claassen a attaché des fils EEG à la tête des patients – une partie courante de la surveillance des patients atteints de lésions cérébrales – et a formé les patients à contrôler l’ordinateur à l’aide de ces ondes EEG.
Avec ce système, les chercheurs ont conçu un défi simple pour les patients : un bip sonore est émis dans les écouteurs du patient, et une voix enregistrée demande au patient d’ajuster la fréquence des bips en essayant d’ouvrir et de fermer ses mains. Pendant que le patient tente d’accomplir la tâche, les impulsions électriques du cerveau sont transmises à un ordinateur de chevet, qui analyse les signaux en temps réel. La voix encourage les patients lorsqu’ils modifient la fréquence du bip et les félicite lorsqu’ils atteignent l’objectif.
Dans l’étude, l’équipe de Claassen a testé le système auprès de 41 patients cliniquement insensibles souffrant d’une lésion cérébrale aiguë quelques jours après leur hospitalisation.
Après une brève période de formation, environ un patient sur trois était capable de contrôler les bips sonores en utilisant uniquement ses pensées, y compris tous les patients atteints de DMC détectés lors d’un examen distinct. Étonnamment, ces patients étaient capables de contrôler les bips quelques jours après une grave lésion cérébrale.
Bien qu’une étude antérieure ait montré que l’IRMf peut être utilisée pour obtenir des réponses à des questions simples, oui ou non, d’un seul patient qui ne répond pas, l’IRMf n’est pas pratique pour une utilisation de routine.
« C’est pourquoi notre système constitue une avancée majeure », déclare Claassen. « L’EEG est utilisé quotidiennement dans la pratique clinique en soins intensifs. La seule partie sophistiquée est le programme informatique que nous avons écrit, qui analyse les données en temps réel et module le retour au patient. »
Prochaines étapes
Les participants à l’étude et les membres de leur famille ont déclaré que le fait de disposer d’une interface cerveau-ordinateur pour leur proche était utile et ont offert des conseils sur les moyens d’améliorer la technologie, notamment en ajoutant des fonctionnalités personnalisées, telles que la voix d’un proche, des détails culturellement pertinents et des fonctions pour détecter la douleur, la faim et la conscience.
« Notre objectif est d’affiner le système afin que les patients puissent dire à leurs médecins et à leurs proches ce qu’ils ressentent – s’ils ont mal ou s’ils ont faim, par exemple – avec une communication plus directe. »
« Les patients présentant une conscience cachée ou une dissociation cognitive motrice sont incapables de montrer la moindre expression ou de communiquer de quelque manière que ce soit », explique Claassen. « Je pense que c’est là que notre travail peut être fondamentalement transformateur. »
