Neurofeedback à l'aide d'électrodes de stimulation cérébrale profonde implantées

La stimulation cérébrale profonde (DBS) est devenue une option de traitement symptomatique de référence pour la maladie de Parkinson (MP) et est également explorée pour une variété d'autres troubles neurologiques. L'implantation d'électrodes dans les zones cérébrales profondes a non seulement permis l'application de stimuli électriques, mais a également fourni aux chercheurs et aux cliniciens une fenêtre sans précédent pour étudier l'activité neuronale aberrante au cœur des circuits cérébraux pathologiques. Les potentiels de champ locaux (LFP) ont déjà été facilement étudiés par des fils d'électrode DBS externalisés avant l'internalisation et la connexion à un neurostimulateur implantable. Dans le cas de la MP, il a été démontré que les symptômes moteurs sont en corrélation avec une activité oscillatoire bêta exagérée (13-35 Hz) dans la LFP enregistrée à partir du noyau sous-thalamique (STN). Premièrement, l'activité bêta enregistrée dans le STN au repos chez les patients sevrés de leur médication a été corrélée avec l'échelle d'évaluation unifiée de la maladie de Parkinson (UPDRS) chez les patients. Deuxièmement, une réduction de la puissance du signal dans la bande bêta était corrélée avec des améliorations cliniques des symptômes moteurs. Troisièmement, les deux principales stratégies thérapeutiques, l'administration de L-Dopa et la DBS à haute fréquence conduisent toutes deux à une suppression de la bêta-synchronicité dans le STN. De plus, les oscillations bêta montrent une modulation rapide et dépendante du mouvement au fil du temps et peuvent servir de biomarqueur et de signal de rétroaction pour contrôler la délivrance de DBS. Les chercheurs ont récemment mis en œuvre le neurofeedback électrique cérébral profond pour fournir un neurofeedback visuel en temps réel des oscillations pathologiques du STN via des électrodes DBS externalisées et ont montré que les patients atteints de MP étaient capables de contrôler et de réduire volontairement l'activité sous-thalamique en une seule séance d'une heure. De plus, les stratégies apprises par neurofeedback accéléraient les mouvements et pouvaient être retenues à court et moyen terme. Ce n'est que récemment qu'un neurostimulateur nouvellement développé, le Percept™ PC (Medtronic Neurological Division, Minneapolis, MN, USA), a été cliniquement approuvé, qui peut non seulement appliquer des impulsions électriques, mais également permettre la mesure et la transmission de l'activité cérébrale. Ce neurostimulateur est maintenant le premier choix pour les implantations à l'hôpital universitaire de Zurich et est utilisé pour une variété de troubles neurologiques. L'objectif des chercheurs est de déterminer si le neurofeedback via un dispositif de stimulation cérébrale profonde entièrement implanté est possible et peut conduire à un meilleur contrôle des oscillations pathologiques ainsi qu'à l'atténuation des symptômes. Après avoir montré qu'un contrôle endogène des oscillations cérébrales profondes est possible, les chercheurs testeront également cette nouvelle approche thérapeutique pour des pathologies autres que la MP qui sont également traitées par DBS. Le neurofeedback utilisant des électrodes DBS implantées aura l'avantage de permettre des sessions de formation plus longues et de plusieurs jours, ce qui, selon les chercheurs, a un impact plus important sur le contrôle des oscillations cérébrales profondes pathologiques et des symptômes neurologiques, car un tel système de neurofeedback entièrement implanté ne nécessite plus le l'externalisation des fils DBS et n'est donc plus limitée aux deux premiers jours après l'implantation des électrodes. Au total, les investigateurs ne dépasseront pas un temps de streaming total de 7 heures par patient (7 j de temps de batterie), ce que les investigateurs jugent justifiable au regard d'une autonomie > 5 ans. Cette recherche proposée est très importante car elle nous aidera à comprendre diverses maladies neurologiques qui sont très répandues dans la société (la MP étant, par exemple, le deuxième trouble neurodégénératif le plus courant après la maladie d'Alzheimer) et pourrait aboutir à de nouvelles stratégies de traitement endogène. Le risque global pour les patients est minime, voire inexistant, car les paramètres de stimulation ne sont pas affectés et les changements prévus dans l'activité cérébrale sont auto-induits lorsque la stimulation DBS est désactivée.