Epilepsie : une plus grande clarté grâce à l’EEG-câlin

20. avril 2012
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Les capteurs souples jouent non seulement un rôle important du point de vue de l’électronique, mais s’adaptent aussi aux contours du corps. De plus, ils enregistrent les ondes cérébrales bien plus précisément. Les premières expériences in vivo ont donné des résultats inattendus.

En ce qui concerne l’enregistrement des ondes cérébrales, il n’y a pas eu beaucoup d’évolution depuis l’invention de l’électroencéphalogramme. Des électrodes réparties sur la tête dessinent un schéma grossier. Si on souhaite quelque chose de plus précis, il reste une approche un peu différente consistant à aller sous le crâne, et mesurer l’activité électrique avec des aiguilles fines. Mais si on veut couvrir une zone de 1cm2 avec une électrode, on perd l’activité de quelque 12 millions de cellules nerveuses.

Une résolution sans précédent

Un « Technical Report » paru dans le « Nature Neuroscience » de Novembre 2011 décrit un moyen d’obtenir désormais des résultats nettement meilleurs et donc de créer une carte électrique du cerveau beaucoup plus précise. Brian Litt de l’Université de Pennsylvanie et auteur principal de la publication en écrit les avantages : les mesures « nous permettent de couvrir de grandes parties du cerveau en même temps. Jusqu’à présent, une telle résolution n’avait jamais été obtenue ».

Ce n’est que si la distance entre les points de mesure est inférieure à un millimètre, qu’on peut obtenir des images vraiment nettes dans l’espace et le temps des signaux dans le cas de l’utilisation de la parole, des commandes musculaires ou de la source des décharges chez les patients épileptiques. La nouveauté est un tapis souple de quelques centimètres carrés, sur lequel sont positionnées des centaines de microélectrodes souples ainsi que les circuits correspondants.

Câlins avec le cortex

La station de mesure implantable est le fruit d’une collaboration entre les neurologues et les ingénieurs en électrotechnique de l’Université de l’Illinois qui ne voulaient plus se retrouver avec des platines rigides et épaisses. La membrane extrêmement mince d’environ 0,3 millimètre d’épaisseur a désormais l’avantage de s’adapter à toutes les irrégularités des tissus. Elle s’intègre très bien dans les fissures et les sillons du cortex cérébral, où elle peut exploiter le flux de courant. Elle élimine également le risque de blessure si les électrodes se trouvent juste en saillie, lorsqu’elles sont parfois utilisées à la place des aiguilles dans le tissu.

La carte de circuit imprimé souple sur une base de polyimide avait déjà été utilisée pour des examens médicaux. Des scientifiques enregistrèrent le flux électrique dans le cœur et d’autres muscles. Et dans le cadre des études animales, l’utilisation de cette nouvelle technologie était déjà couronnée de succès pour étudier le cerveau. Placée sur la surface du cortex visuel ou dans la fente entre les deux hémisphères, elle permit d’obtenir des mesures chez le chat qui étaient auparavant impossibles à générer.

L’épilepsie ressemble aux arythmies cardiaques

Les fuseaux de sommeil sont des ondes transitoires qui se produisent pendant le sommeil, sont apparemment réparties sur la surface du cerveau, et ont probablement un rapport avec le traitement et la consolidation des souvenirs. La mesure de cette activité chez les animaux sous anesthésie montre clairement que ces foyers sont limités à une petite surface et synchronisés, contrairement aux hypothèses antérieures.

La picrotoxine déclenche des crises chez les animaux qui ressemblent à celles des épileptiques. Sur ce modèle également, Brian Litt et ses collègues firent des observations étonnantes : les vagues de décharges électriques décrivent des spirales sur la surface du cerveau. Il s’agit de quelque chose qui n’avait jamais été observé précédemment in vivo. La résolution très fine de la sonde dans ce modèle montra également que la cause des crises n’est pas répartie uniformément, mais provient de zones très petites. Les chercheurs exprimèrent également combien ils furent surpris de voir comme ce modèle défini par les mesure dans le cerveau et celui des patients atteints de troubles du rythme cardiaque sont similaires.

NeuroCare: du charbon dans la tête

Cet équipement «n’est pas seulement un outil pour les chercheurs, il a aussi clairement été pensé pour l’application clinique», dit le développeur John Rogers. Le coussin détecteur devrait permettre de localiser beaucoup plus facilement les régions touchées dans le cerveau des patients atteints d’épilepsie dans la pratique clinique des neurochirurgiens. Il pourrait être possible, spécule l’équipe, d’arrêter les décharges électriques non voulues, aussi bien dans le cœur que dans le cerveau. L’implant génèrerait alors des ondes contraires appropriées dans les tissus pour éliminer les décharges. La prochaine génération d’appareils peut donc non seulement enregistrer les changements de potentiel, mais également en induire. Peut-être, dans une vision plus lointaine de l’avenir, pourrait-on aussi dépister les troubles cognitifs dans le cerveau et ensuite les corriger immédiatement en utilisant des décharges électriques contrôlées électroniquement.

Toutefois, Rogers et Litt ne sont pas les seuls à développer des circuits imprimés flexibles d’ultra-haute résolution pour la neurologie. Il y a quelques jours, le Forschungszentrum Jülich a donné le coup d’envoi au projet européen connu sous le nom de « NeuroCare ». Les partenaires se concentrent sur le carbone. Il peut être produit à faible coût et est biologiquement inerte. « Au niveau des interfaces biologiques, moins de problèmes de biofouling -et de contamination- surviennent », explique Andreas Offenhäusser du FZ Jülich, en propriétés des matériaux. Au cours des trois prochaines années, selon le plan du projet, des prototypes devraient être réalisés pour faire des implants électroniques de l’œil, de l’oreille et du cerveau. Les patients pourraient ainsi en profiter dans une dizaine d’années.

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