Effets de l'échographie focalisée transcrânienne sur le cortex moteur primaire humain à l'aide de l'IRMf 7T

Contexte et signification :

L'IRM fournit des cartes spatiales très détaillées de l'activation corticale et sous-corticale. En tant que tel, la livraison de tFUS dans le scanner IRM peut fournir des informations critiques sur l'activation neurale à la suite de tFUS. Cependant, il n'est pas clair si le tFUS peut générer une réponse dépendante du niveau d'oxygène sanguin détectable (BOLD). Des preuves préliminaires chez l'homme (Mueller et al. 2014b ; Legon et al. 2015) ont démontré des résultats principalement négatifs et des réponses très variables, peut-être en raison du transducteur ou des niveaux d'intensité acoustique utilisés, de la stratégie de pulsation utilisée et/ou de faibles rapports signal sur bruit. Nous savons, grâce au travail sur les animaux, qu'il est possible de détecter un changement dans la réponse BOLD de tFUS si un signal connu existe déjà. Yoo et al. (2011) ont montré que des ultrasons focalisés atténuaient le signal BOLD généré par des stimuli visuels dans le cortex visuel de lapins. Ainsi, il est raisonnable de supposer que cet effet est transférable à l'homme car la physiologie cérébrale sous-jacente produisant le signal BOLD est la même.

Ici, nous prévoyons d'étudier l'effet de tFUS sur le signal BOLD dans le moteur primaire humain (M1). M1 a été choisi pour deux raisons fondamentales. 1) L'utilisation de la contraction musculaire pour générer un signal BOLD dans M1 permet une enquête tFUS sur l'électromyogramme périphérique (EMG) et 2) des réponses BOLD spatialement spécifiques dans le cortex peuvent être générées en fonction de la musculature utilisée, permettant ainsi une cartographie spatiale précise d'effet. Le premier point est d'un intérêt significatif car si un effet détectable est démontré sur la musculature périphérique, il fournit une preuve initiale importante que le tFUS agit sur les motoneurones corticaux et les voies motrices descendantes similaires à la stimulation électrique et électromagnétique, faisant ainsi allusion aux populations cellulaires et aux mécanismes affectés par et responsable de l'effet neuromodulateur du tFUS. Le deuxième point confirme avec une grande précision l'effet spatialement sélectif de tFUS et si nous pouvons établir des fonctions énergie/effet à partir de ces données, cela peut également conduire à une mise à l'échelle des énergies de tFUS pour provoquer des effets spécifiques tels que l'inhibition ou l'excitation.

Ensemble, ces connaissances permettront de promouvoir davantage le tFUS pour la stimulation corticale et de faire progresser le tFUS pour la stimulation sous-corticale chez l'homme. Cette dernière avancée est le grand potentiel de tFUS. Imaginez un petit appareil qui peut simplement être attaché à la tête pour une stimulation précise n'importe où dans le cerveau au lieu d'une intervention chirurgicale. C'est le but ultime de cette recherche, cependant, avant que cela puisse être considéré, les données détaillées de cette proposition de recherche sont nécessaires.