Evoked Resonant Neural Activity Supports Physiology-Guided Asleep Deep Brain Stimulation
Cette étude démontre que l'activité neurale résonante évoquée (ERNA) demeure un biomarqueur fiable et spécifique à l'anatomie pour guider le placement des électrodes lors de la stimulation cérébrale profonde sous anesthésie, car sa distribution spatiale persiste malgré la suppression des signaux spontanés induite par l'anesthésie et peut être optimisée en augmentant le courant de stimulation.
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Depuis des décennies, les médecins traitent la maladie de Parkinson sévère en implantant de minuscules électrodes profondément dans le cerveau. Ces dispositifs délivrent des impulsions électriques à des régions microscopiques spécifiques qui contrôlent le mouvement, apaisant efficacement les signaux chaotiques qui provoquent les tremblements et la raideur. Pour placer ces fils correctement, les chirurgiens s'appuient traditionnellement sur une combinaison de scanners cérébraux et de l'activité cérébrale du patient lui-même. Dans une procédure standard, le patient reste éveillé pendant que le chirurgien teste différents points ; si l'électrode est au bon endroit, le tremblement du patient s'arrête et les signaux électriques du cerveau montrent un motif rythmique distinct. Cependant, maintenir un patient immobile et coopératif pendant des heures est difficile, et beaucoup de personnes sont trop anxieuses ou fragiles pour endurer cela. Cela a conduit à une augmentation des chirurgies « sous anesthésie », où les patients sont sous anesthésie générale. Le problème est que l'anesthésie agit comme une couverture lourde sur le cerveau, faisant taire les rythmes électriques mêmes que les chirurgiens utilisent pour trouver leur chemin. Sans ces signaux naturels, les médecins se retrouvent à dépendre uniquement d'images statiques, qui peuvent parfois manquer la cible mouvante et précise du circuit moteur.
Une équipe de chercheurs de la Mayo Clinic, du Baylor College of Medicine et de l'Université de Houston s'est donné pour mission de résoudre ce problème en testant un autre type de signal. Au lieu d'attendre que le cerveau parle de lui-même, ils ont demandé si on pouvait faire en sorte que le cerveau réponde. Ils se sont concentrés sur un phénomène appelé activité neurale résonnante évoquée, ou ERNA. Il ne s'agit pas d'un rythme spontané, mais d'une réponse qui se produit lorsque l'électrode envoie une petite impulsion électrique contrôlée et que le circuit cérébral répond par un écho spécifique et mesurable. Les chercheurs voulaient savoir si cet écho reste clair et utile même lorsque le patient dort et que ses ondes cérébrales naturelles sont supprimées par l'anesthésie. Ils ont étudié 45 patients atteints de la maladie de Parkinson qui ont subi une chirurgie pour placer des électrodes dans deux cibles cérébres profondes différentes : le noyau subthalamique et le globus pallidus internus. Ces cibles sont des structures petites et étroitement compactées, et trouver le territoire moteur exact à l'intérieur d'elles revient à chercher une pièce spécifique dans une maison bondée sans pouvoir entendre les gens à l'intérieur.
L'équipe a enregistré l'activité électrique des électrodes dans les états éveillés et anesthésiés. Comme prévu, ils ont constaté que sous anesthésie générale, les rythmes naturels et spontanés qui guident habituellement la chirurgie devenaient très faibles et difficiles à détecter. Le propre bavardage du cerveau était effectivement réduit au silence. Cependant, lorsque les chercheurs ont envoyé leurs impulsions électriques au cerveau, la réponse était différente. Bien que la force de l'écho soit légèrement plus faible sous anesthésie, elle n'a pas disparu. En augmentant légèrement la force de l'impulsion électrique, ils pouvaient restaurer le signal à un niveau fort et clair. Crucialement, l'emplacement de cet écho le plus fort n'a pas changé. Que le patient soit éveillé ou endormi, le contact de l'électrode qui percevait la plus grande réponse était toujours le même. Cela suggère que le circuit cérébral répond de manière prévisible, même lorsque le patient est inconscient.
Les chercheurs ont ensuite vérifié si cet écho indiquait le bon endroit. Ils ont comparé l'emplacement du signal ERNA le plus fort par rapport aux emplacements où les rythmes naturels étaient les plus forts chez les patients éveillés, et par rapport aux cartes anatomiques connues du cerveau. Ils ont constaté que l'écho apparaissait systématiquement dans les mêmes territoires moteurs qui sont connus pour être les meilleures cibles de traitement. En fait, le signal est resté si précis sous anesthésie qu'il était en réalité meilleur pour identifier la cible correcte que les rythmes naturels ne l'étaient lorsque le patient dormait. L'étude a également examiné le succès à long terme de la chirurgie. Ils ont découvert que les contacts d'électrodes qui produisaient l'écho le plus fort pendant l'opération étaient les mêmes contacts que les médecins programmaient plus tard pour donner aux patients le meilleur soulagement des symptômes et la gamme la plus large de réglages sécurisés. Ce lien entre la force de l'écho et le bénéfice clinique s'est avéré vrai pour les groupes éveillés et endormis.
Un détail notable a émergé concernant la nature même du signal. Bien que la localisation et la force de l'écho soient fiables, la vitesse de la réponse a légèrement ralenti sous anesthésie. Les chercheurs interprètent cela comme le signe que l'anesthésie affecte le minutage des boucles neurales, faisant réagir le circuit un peu plus lentement, mais sans rompre la connexion. Cette découverte est importante car elle confirme que le signal provient toujours du même réseau, opérant simplement à un rythme différent. L'étude n'a pas prétendu que cette méthode est un remplacement parfait pour toutes les autres techniques, ni qu'elle prouvait que l'utilisation de ce signal seul garantit un meilleur résultat pour chaque patient. Au contraire, les résultats suggèrent que cette réponse évoquée est un outil robuste qui peut combler la lacune laissée par l'anesthésie. Elle offre un moyen de vérifier que l'électrode est au bon endroit en utilisant la propre réponse fonctionnelle du cerveau, plutôt que sa simple forme sur un scanner.
Les implications de ce travail sont pratiques pour l'avenir de la neurochirurgie. Si les chirurgiens peuvent compter sur ce signal évoqué, ils pourront peut-être réaliser davantage de procédures pendant que les patients dorment, réduisant ainsi le stress et les risques associés au fait de rester éveillé lors d'une opération délicate. Cela offre également un moyen de revérifier le placement de l'électrode avant la fin de la chirurgie, garantissant que le dispositif est positionné pour engager efficacement les circuits moteurs. Les chercheurs soulignent que cette approche est destinée à travailler aux côtés de l'imagerie moderne, et non à la remplacer. En ajoutant une couche d'information fonctionnelle à la carte anatomique, les médecins peuvent obtenir une image plus claire de ce que le cerveau fait réellement au moment de l'implantation. Bien que d'autres études soient nécessaires pour confirmer que cette méthode améliore les résultats cliniques à long terme, les résultats actuels fournissent une base solide pour utiliser l'écho du cerveau pour guider le chemin vers un meilleur traitement.
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