La cartographie des circuits cérébraux révèle des cibles thérapeutiques potentielles pour les troubles cérébraux – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders-physics-world-3.jpg" data-caption="Des rationalisations spécifiques à une maladie La stimulation cérébrale profonde a révélé les faisceaux de fibres associés à l'amélioration des symptômes de la maladie de Parkinson (vert), de la dystonie (jaune), du syndrome de Tourette (bleu) et du trouble obsessionnel-compulsif (rouge). (Avec l'aimable autorisation de Barbara Hollunder) »>

Les circuits frontaux du cerveau jouent un rôle essentiel dans le contrôle des fonctions motrices, cognitives et comportementales. La perturbation des circuits fronto-sous-corticaux, qui relient le cortex frontal du cerveau antérieur aux noyaux gris centraux situés plus profondément à l'intérieur, peut entraîner toute une série de troubles neurologiques. Il n'est cependant pas clair quelles connexions sont associées à quels dysfonctionnements. Pour faire la lumière sur ce problème et aider à identifier des cibles potentielles de traitement, une équipe de recherche internationale a utilisé la stimulation cérébrale profonde (DBS) pour cartographier les circuits associés à quatre troubles cérébraux différents.

Le DBS est une thérapie invasive dans laquelle des électrodes implantées chirurgicalement modulent les réseaux cérébraux par stimulation électrique des régions cibles. L’une de ces cibles – le noyau sous-thalamique – présente un intérêt particulier car elle reçoit des informations de l’ensemble du cortex frontal vers les noyaux gris centraux. En effet, il a été démontré que la stimulation électrique du noyau sous-thalamique atténue les symptômes de plusieurs troubles cérébraux.

L'équipe de recherche – dirigée par Andreas Corne du Centre de thérapie des circuits cérébraux à la Harvard Medical School et Charité - Universitätsmedizin Berlinet Ningfei Li de Charité – ont étudié un total de 534 électrodes DBS implantées pour traiter quatre troubles cérébraux : la maladie de Parkinson (MP), la dystonie, le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) et le syndrome de Tourette (TS).

Premier auteur Barbara Holunder et leurs collègues ont d'abord examiné les données de 197 patients ayant eu des électrodes DBS implantées bilatéralement dans le noyau sous-thalamique pour traiter ces troubles, dont 70 atteints de dystonie, 94 atteints de MP, 19 atteints de TOC et 14 atteints de TS.

Pour chaque trouble, ils ont cartographié les effets de la stimulation au niveau sous-thalamique dans la cohorte afin d'identifier les sites associés à la stimulation la plus bénéfique. Ces « points idéaux » de DBS différaient par leur emplacement sur le noyau sous-thalamique pour les quatre troubles.

<a data-fancybox data-src="https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg" data-caption="Cartographie des circuits cérébraux Faisceau de fibres associé à une amélioration des symptômes après DBS dans le TOC. Un exemple d'ensemble d'électrodes bilatérales implantées pour le traitement de ce trouble chez un seul patient est représenté à côté du tractus. (Avec l'aimable autorisation de Barbara Hollunder) » title = « Cliquez pour ouvrir l'image dans une fenêtre contextuelle » href = »https://physicsworld.com/wp-content/uploads/2024/03/DBS-brain-map-OCD.jpg »>

Ensuite, les chercheurs ont cartographié les effets de stimulation sur les circuits fronto-sous-corticaux, ce qui leur a permis d'identifier les circuits cérébraux devenus dysfonctionnels (et pouvant être ciblés pour un traitement) dans chaque trouble. Les circuits qui ont le plus bénéficié de la stimulation (appelés « lignes douces ») comprenaient les projections des cortex sensorimoteurs pour la dystonie, du cortex moteur primaire pour le TS, de l'aire motrice supplémentaire pour la MP et des cortex ventromédian préfrontal et cingulaire antérieur pour le TOC.

"Nous avons pu utiliser la stimulation cérébrale pour identifier et cibler avec précision les circuits nécessaires au traitement optimal de quatre troubles différents", explique Horn dans un communiqué de presse. « En termes simplifiés, lorsque les circuits cérébraux deviennent dysfonctionnels, ils peuvent agir comme un frein aux fonctions cérébrales spécifiques que le circuit exécute habituellement. L’application du DBS peut desserrer le frein et restaurer en partie la fonctionnalité.

Potentiel clinique

Ces modèles rationalisés spécifiques à une maladie ont le potentiel d’orienter les futurs traitements cliniques. Pour confirmer cette capacité, les chercheurs ont réalisé d’autres expériences en utilisant des données indépendantes. Ils ont validé les modèles rationalisés PD et OCD (sélectionnés en raison de la disponibilité des patients) dans deux groupes rétrospectifs supplémentaires de 32 et 35 patients, respectivement.

Chez ces patients supplémentaires, les chercheurs ont utilisé le niveau de chevauchement entre les volumes de stimulation et le modèle simplifié respectif pour estimer les résultats cliniques. Pour les deux troubles, ils ont observé une bonne correspondance entre les estimations et les améliorations des symptômes.

Les chercheurs ont également réalisé trois expériences prospectives en utilisant les circuits identifiés pour améliorer les bénéfices du traitement. Pour deux patients, ils ont reprogrammé leurs implants DBS afin de maximiser le chevauchement des volumes de stimulation avec le modèle simplifié respectif. Le premier patient, un homme de 67 ans atteint de MP, avait bénéficié d'une réduction de 60 % des symptômes grâce à un traitement clinique conventionnel par DBS. La stimulation optimisée basée sur des paramètres guidés par la rationalisation a amélioré ce bénéfice du traitement, entraînant une réduction de 71 % des symptômes.

Dans le deuxième cas, une femme de 21 ans atteinte d'un TOC sévère résistant au traitement, un mois après une reprogrammation DBS basée sur la rationalisation, elle a constaté une réduction de 37 % des symptômes obsessionnels-compulsifs globaux, contre une réduction de 17 % des symptômes sous stimulation clinique. paramètres.

Enfin, l'équipe a implanté une paire d'électrodes sous-thalamiques pour traiter un homme de 32 ans qui souffrait d'un TOC résistant au traitement depuis l'âge de 18 ans. Quatre semaines après l'opération, avec DBS informé par les modèles rationalisés, il a signalé un 77 % de réduction des symptômes obsessionnels-compulsifs globaux, avec des améliorations observées dans la journée suivant la mise sous tension du DBS.

Les chercheurs suggèrent que leurs validations réussies des cibles rationalisées du TOC et de la PD pourraient fournir des preuves initiales d'applications cliniques dans le contexte d'études prospectives de validation. Ils notent que – s’ils sont confirmés – les circuits identifiés pourraient représenter des cibles thérapeutiques qui pourraient également être utilisées pour le ciblage stéréotaxique en neurochirurgie et la stimulation magnétique transcrânienne potentiellement non invasive.

Li raconte Monde de la physique qu'à l'avenir, les chercheurs « prévoient d'affiner le modèle, en se concentrant davantage sur les circuits cérébraux dysfonctionnels à granularité fine, et de valider nos résultats par le biais d'essais cliniques prospectifs ».

Les chercheurs décrivent leurs découvertes dans Nature Neuroscience.

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• La source: https://physicsworld.com/a/mapping-brain-circuits-reveals-potential-treatment-targets-for-brain-disorders/