Résumé: Les chercheurs ont découvert que la stimulation cérébrale profonde (DBS) peut améliorer la force des bras et des mains chez les patients victimes d’un accident vasculaire cérébral ou d’un traumatisme crânien. Lors de tests sur des singes et des humains, le DBS a immédiatement augmenté l’activation musculaire et la force de préhension sans provoquer de mouvements involontaires.
La stimulation du thalamus moteur a permis à un patient humain atteint de paralysie du bras de retrouver une fonction motrice significative, notamment en soulevant et en saisissant des objets. Ces résultats suggèrent que la DBS pourrait offrir une nouvelle option thérapeutique aux personnes souffrant de déficits moteurs causés par des lésions cérébrales.
Faits clés:
- Le DBS a amélioré la fonction des bras et des mains chez les patients victimes d’un accident vasculaire cérébral et d’un traumatisme crânien en stimulant le thalamus moteur.
- Les singes et les patients humains ont montré une amélioration immédiate de la force musculaire et du mouvement.
- La DBS offre un nouvel espoir pour restaurer la fonction motrice après un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral.
La stimulation cérébrale profonde peut apporter une amélioration immédiate de la force et de la fonction des bras et des mains affaiblis par un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral, rapportent aujourd’hui des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Pittsburgh. Communications naturelles.
Les résultats encourageants de tests approfondis menés sur des singes et des humains ouvrent la voie à une nouvelle application clinique d’une technologie de stimulation cérébrale déjà largement utilisée et offrent un aperçu des mécanismes neuronaux sous-jacents aux déficits de mouvement provoqués par des lésions cérébrales.
“La paralysie des bras et des mains a un impact significatif sur la qualité de vie de millions de personnes dans le monde”, a déclaré l’auteur principal et correspondant Elvira Pirondini, Ph.D., professeur adjoint de médecine physique et de réadaptation à Pitt.
« Actuellement, nous ne disposons pas de solutions efficaces pour les patients ayant subi un accident vasculaire cérébral ou un traumatisme crânien, mais il existe un intérêt croissant pour l’utilisation des neurotechnologies qui stimulent le cerveau pour améliorer les fonctions motrices des membres supérieurs. »
Les lésions cérébrales causées par un traumatisme cérébral grave ou un accident vasculaire cérébral peuvent perturber les connexions neuronales entre le cortex moteur, une région cérébrale clé essentielle au contrôle des mouvements volontaires, et les muscles. L’affaiblissement de ces connexions empêche l’activation efficace des muscles et entraîne des déficits de mouvement, notamment une paralysie partielle ou complète des bras et des mains.
Pour stimuler l’activation des connexions existantes, mais affaiblies, les chercheurs ont proposé d’utiliser la stimulation cérébrale profonde (DBS), une procédure chirurgicale qui consiste à placer de minuscules électrodes dans des zones spécifiques du cerveau pour délivrer des impulsions électriques qui régulent l’activité cérébrale anormale.
Au cours des dernières décennies, la DBS a révolutionné le traitement de maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson en fournissant un moyen de contrôler des symptômes autrefois difficiles à gérer avec des médicaments seuls.
« La DBS a changé la vie de nombreux patients. Maintenant, grâce aux progrès continus dans la sécurité et la précision de ces dispositifs, le DBS est exploré comme une option prometteuse pour aider les survivants d’un AVC à récupérer leurs fonctions motrices », a déclaré l’auteur principal et chef chirurgical du projet, Jorge González-Martínez, MD, Ph.D., professeur et vice-président de neurochirurgie et directeur du programme d’épilepsie et de troubles du mouvement à Pitt.
« Cela offre un nouvel espoir à des millions de personnes dans le monde. »
S’inspirant d’un autre projet réussi de Pitt qui utilisait la stimulation électrique de la moelle épinière pour restaurer la fonction du bras chez les personnes touchées par un accident vasculaire cérébral, les scientifiques ont émis l’hypothèse que la stimulation du thalamus moteur – une structure nichée profondément dans le cerveau qui agit comme un relais clé du contrôle des mouvements – l’utilisation de DBS pourrait aider à restaurer des mouvements essentiels aux tâches de la vie quotidienne, comme la saisie d’objets.
Cependant, comme la théorie n’a pas encore été testée, ils ont d’abord dû la tester chez des singes, qui sont les seuls animaux à avoir la même organisation des connexions entre le cortex moteur et les muscles que les humains.
Pour comprendre le mécanisme par lequel la DBS du thalamus moteur contribue à améliorer le mouvement volontaire du bras et à affiner l’emplacement spécifique de l’implant et la fréquence de stimulation optimale, les chercheurs ont implanté le dispositif de stimulation approuvé par la FDA chez des singes présentant des lésions cérébrales affectant leur efficacité. utiliser leurs mains.
Dès que la stimulation était activée, elle améliorait considérablement l’activation des muscles et la force de préhension. Surtout, aucun mouvement involontaire n’a été observé.
Pour vérifier que la procédure pouvait bénéficier aux humains, les mêmes paramètres de stimulation ont été utilisés chez un patient qui devait subir une implantation de DBS dans le thalamus moteur pour soulager les tremblements du bras causés par une lésion cérébrale résultant d’un grave accident de voiture ayant entraîné une grave paralysie. les deux bras.
Dès que la stimulation a été réactivée, l’amplitude et la force des mouvements des bras ont été immédiatement améliorées : le participant a pu soulever un poids moyennement lourd et atteindre, saisir et soulever un gobelet plus efficacement et plus facilement que sans la stimulation.
Pour aider à apporter cette technologie à davantage de patients en clinique, les chercheurs travaillent actuellement à tester les effets à long terme du DBS et à déterminer si une stimulation chronique pourrait améliorer davantage la fonction des bras et des mains chez les personnes touchées par un traumatisme crânien ou un accident vasculaire cérébral.
Les autres auteurs de cette recherche sont Jonathan Ho, BS, Erinn Grigsby, Ph.D., Arianna Damiani, MS, Lucy Liang, MS, Josep-Maria Balaguer, MS, Sridula Kallakuri, Lilly Tang, BS, Jessica Barrios-Martinez, MD. , Vahagn Karapetyan, MD, Ph.D., Daryl Fields, MD, Ph.D., Peter Gerszten, MD, T. Kevin Hitchens, Ph.D., MBA, Theodora Constantine, PA-C., Gregory Adams, BS , Donald Crammond, Ph.D., et Marco Capogrosso, Ph.D., tous de Pitt.
Financement: Cette recherche est soutenue par un financement interne des départements de médecine physique et de réadaptation et de chirurgie neurologique de Pitt. Un financement supplémentaire a été fourni par la Fondation Walter L. Copeland, la Fondation Hamot Health et les National Institutes of Health (R01NS122927-01A1).
À propos de cette actualité de la recherche DBS et neurosciences
Recherche originale : Accès libre.
“Potentialisation du débit cortico-spinal via une stimulation électrique ciblée du thalamus moteur» par Elvira Pirondini et al. Communications naturelles
Abstrait
Potentialisation du débit cortico-spinal via une stimulation électrique ciblée du thalamus moteur
Les lésions cérébrales de la substance blanche empêchent les entrées cortico-spinales descendantes d’activer efficacement les motoneurones spinaux, entraînant une perte de contrôle moteur. Cependant, dans la plupart des cas, les dommages causés aux axones cortico-spinaux sont incomplets, ce qui constitue une cible potentielle pour des thérapies visant à améliorer l’activation musculaire volontaire.
Nous émettons ici l’hypothèse qu’en engageant des connexions excitatrices directes vers les motoneurones cortico-spinaux, la stimulation du thalamus moteur pourrait faciliter l’activation des fibres cortico-spinales survivantes, potentialisant ainsi immédiatement la production motrice.
Pour tester cette hypothèse, nous identifions des cibles thalamiques optimales et des paramètres de stimulation qui améliorent les potentiels évoqués moteurs des membres supérieurs et les forces de préhension chez les singes anesthésiés. Cette potentialisation persiste après des lésions de la substance blanche.
Nous reproduisons ces résultats chez l’homme lors de tests peropératoires. Nous concevons ensuite un protocole de stimulation qui améliore immédiatement la force et le contrôle de la force chez un patient présentant une lésion chronique de la substance blanche.
Nos résultats montrent que la stimulation électrique ciblant les voies neuronales survivantes peut améliorer le contrôle moteur après des lésions de la substance blanche.
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