Caractérisation de formes d'impulsions complexes dans la stimulation cérébrale profonde pour les troubles du mouvement à l'aide d'enregistrements EEG et de potentiel de champ local (CHANNEL DBS)

La maladie de Parkinson et le tremblement essentiel sont des troubles du mouvement chroniques pour lesquels il n'existe aucun remède. Lorsque les médicaments ne sont plus efficaces, la stimulation cérébrale profonde (DBS) est recommandée. La DBS standard est une méthode de neuromodulation qui utilise une simple impulsion monophasique, délivrée à partir d'une électrode pour stimuler les neurones dans une zone cérébrale cible. Cette impulsion monophasique se propage à partir de l'électrode, créant un large champ électrique qui stimule une grande population neuronale. Cela peut souvent réduire efficacement les symptômes moteurs. Cependant, de nombreux patients atteints de DBS éprouvent des effets secondaires - causés par la stimulation de neurones non cibles - et un contrôle sous-optimal des symptômes - causés par une stimulation inadéquate de la cible neurale correcte. La capacité de manipuler soigneusement le champ électrique stimulant pour cibler des sous-populations neuronales spécifiques pourrait résoudre ces problèmes et améliorer les résultats pour les patients.

Il a été démontré que la modification de la forme d'onde électrique (par ex. durée d'impulsion, polarité d'impulsion, etc.) déterminent la sélectivité spatiale dans la stimulation électrique fonctionnelle. En outre, une étude clinique récente a examiné pour la première fois les effets aigus de la neurostimulation anodique par rapport à la neurostimulation cathodique chez 10 patients parkinsoniens. Ils ont constaté que les seuils de stimulation anodique étaient significativement plus élevés que les seuils de stimulation cathodique, ce qui est en accord avec des recherches antérieures sur des études animales et des calculs de modèles. Cependant, ils ont également signalé un meilleur effet clinique de la stimulation anodique par rapport à la stimulation cathodique. De plus, une étude de modélisation d'Anderson et al. (2018) ont découvert que les orientations des fibres peuvent être ciblées de manière sélective en fonction de la forme d'onde du stimulus (c'est-à-dire cathodique ou anodique). Une autre étude récente a examiné l'effet d'une impulsion biphasique symétrique active chez 8 patients PD et 3 ET. Ils ont constaté que ces formes d'impulsion produisaient des améliorations cliniques significatives par rapport à la forme d'impulsion clinique standard.

Outre la forme d'impulsion biphasique symétrique, la pré-impulsion asymétrique montre un grand potentiel pour le raffinement de la thérapie DBS. Si la pré-impulsion est anodique, elle a un effet hyperpolarisant et est donc appelée pré-impulsion hyperpolarisante. S'il est cathodique, il a un effet dépolarisant près de l'électrode et est donc appelé pré-impulsion dépolarisante. Les études cliniques se sont concentrées sur l'utilisation de formes d'impulsions asymétriques pour améliorer la sélectivité spatiale en excitant sélectivement les fibres chez les auditeurs d'implants cochléaires13-16. Des études de modélisation indiquent qu'une pré-impulsion hyperpolarisante peut en fait diminuer le seuil pour les axones et que le seuil est davantage diminué pour les axones proches de l'électrode que pour les axones plus éloignés. Cela indique qu'une pré-impulsion hyperpolarisante peut aider à concentrer les effets de la stimulation sur les axones proches de l'électrode, entraînant ainsi une augmentation de la fenêtre thérapeutique et un contrôle des symptômes potentiellement plus efficace.

Les preuves suggèrent que les manipulations temporelles (c'est-à-dire l'utilisation de formes d'impulsions complexes, en particulier d'impulsions biphasiques et de pré-impulsions asymétriques) du champ de stimulation peuvent exploiter les différences biophysiques dans les neurones pour cibler des sous-populations spécifiques. En fin de compte, cela peut conduire à une augmentation de la fenêtre thérapeutique et/ou à un contrôle plus efficace des symptômes. Dans cette étude, nous visons à comprendre le mécanisme neuronal qui sous-tend les effets cliniques observés en manipulant les formes d'impulsions, en comparant les réponses neurophysiologiques aux formes d'impulsions cliniques standard aux réponses aux formes d'impulsions complexes. Ceci sera réalisé en utilisant deux approches. La première approche étudiera les réponses neuronales à différentes formes d'impulsions à l'aide d'enregistrements électroencéphalographiques (EEG). La deuxième approche étudiera les réponses neuronales à différentes formes d'impulsions à l'aide d'enregistrements intra-opératoires de potentiel de champ local (LFP). Ce protocole d'étude et de recherche concerne uniquement la collecte des enregistrements EEG et LFP chez les patients DBS. Le protocole ne couvre aucune intervention chirurgicale, qui aura déjà lieu dans le cadre des soins cliniques normaux du patient.