Un implant cérébral déclenche une guérison remarquable chez les patients souffrant de graves lésions cérébrales

À 21 ans, la vie d'une jeune femme a été bouleversée après avoir subi un coup à la tête et de graves lésions cérébrales lors d'un accident de la route dévastateur.

Depuis, elle en subit les conséquences, ayant du mal à se concentrer suffisamment longtemps pour accomplir des tâches quotidiennes simples. Jongler avec plusieurs tâches était presque impossible. Sa mémoire lui échapperait. Les mots restaient coincés au bout de sa langue. Son corps semblait avoir son propre esprit. Constamment en mouvement, il était difficile de rester assis. La dépression et l’anxiété lui obscurcissaient l’esprit.

Dix-huit ans plus tard, elle a subi une opération chirurgicale qui a encore changé sa vie. Après avoir soigneusement cartographié son cerveau, les chirurgiens ont implanté des électrodes profondément dans le thalamus. Composé de deux structures bulbeuses, une sur chaque hémisphère, le thalamus est la grande station centrale du cerveau, ses connexions s'étendant très loin dans plusieurs régions. Un stimulateur, implanté près de sa clavicule, activait automatiquement l'implant neural 12 heures par jour.

Les résultats ont été frappants. En seulement trois mois, ses résultats se sont améliorés à un test standard mesurant une myriade de fonctions cognitives. Pour la première fois depuis des décennies, elle ne se sentait plus dépassée tout au long de sa journée. Elle a commencé à aimer la lecture et d’autres passe-temps.

«Je veux juste… je veux réfléchir», a-t-elle déclaré aux chercheurs. "J'utilise mon esprit… Je ne sais pas pourquoi, ça me fait juste rire, mais c'est incroyable pour moi que j'aime faire ces choses."

La femme, connue sous le nom de P1, a participé à une petit essai ambitieux cherchant à inverser les troubles cognitifs dus à des lésions cérébrales. Dirigé par le Dr Jaimie Henderson de l'Université de Stanford, l'essai clinique a recruté six personnes pour voir si la stimulation électrique du thalamus rétablissait la capacité des participants à raisonner logiquement, à faire des plans et à se concentrer sur une tâche donnée.

En moyenne, les scores de cinq des participants se sont améliorés jusqu'à 52 pour cent, dépassant de loin les modestes objectifs de l'équipe de plus de cinq fois. La stimulation étant automatique, les volontaires vaquaient à leurs occupations quotidiennes pendant que l'implant exerçait ses effets thérapeutiques en secret.

Les bénéfices étaient perceptibles. Un participant a déclaré qu'il pouvait enfin se concentrer sur les émissions de télévision, alors qu'auparavant, il avait du mal à cause d'une capacité d'attention limitée. Un autre a déclaré qu'il pouvait désormais suivre plusieurs activités et changer d'attention, comme maintenir une conversation tout en rangeant les courses.

Bien que prometteuse, la thérapie nécessite une intervention chirurgicale au cerveau, ce qui peut être risqué. Un participant s’est retiré à mi-chemin en raison d’une infection. Mais pour ceux qui ont toléré la thérapie, cela a changé leur vie, non seulement pour eux, mais aussi pour leurs familles.

«J'ai récupéré ma fille. C'est un miracle », a déclaré un membre de la famille de P1.

Creuser des tunnels en profondeur

La stimulation cérébrale profonde, au cœur de la thérapie, a une longue histoire.

L'idée est simple. Le cerveau repose sur plusieurs circuits fonctionnant en tandem. Ces connexions peuvent être rompues en raison d’une maladie ou d’une blessure, rendant impossible la coordination des signaux électriques et la formation de pensées ou de décisions.

Une solution consiste à combler les réseaux cérébraux brisés avec un implant neuronal. Grâce à des implants sophistiqués et à l'IA, nous pouvons désormais exploiter le bavardage électrique du cerveau et de la moelle épinière, décoder leur intention et utiliser ce « code neuronal » pour piloter des bras robotiques ou permettre les personnes paralysées peuvent à nouveau marcher.

Bien que puissants, ces implants reposent souvent sur la couche externe du cerveau ou autour des nerfs de la moelle épinière qui sont relativement faciles d'accès.

La stimulation cérébrale profonde présente un défi car elle cible les régions enfouies à l’intérieur du cerveau. Inventée dans les années 1980 pour traiter les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson, cette technologie a depuis été utilisée pour lutter contre la dépression, avec seulement quelques zaps atténuant les symptômes chez les personnes gravement déprimées.

La nouvelle étude s’appuie sur ces résultats. Les personnes souffrant d'un traumatisme crânien de longue durée ont souvent des problèmes d'humeur et de capacité d'attention, ce qui rend difficile l'équilibre entre plusieurs tâches sans maux de tête ni fatigue. Ils ont également du mal à rester assis.

Ces fonctions sont contrôlées par différentes zones du cerveau. Mais un lien essentiel est le thalamus, une plaque tournante qui relie les régions soutenant l’attention, l’humeur et le mouvement. Le thalamus est constitué de deux bulbes en forme d'ail, chacun niché dans les hémisphères du cerveau, qui coordonnent les signaux provenant de tout le cerveau. Véritable relais sensoriel majeur, elle a été surnommée « la porte d’entrée vers la conscience ».

Des études antérieures chez la souris ont identifié une partie du thalamus comme un centre thérapeutique potentiel pour les lésions cérébrales traumatiques. D'autres études ont montré que stimuler la région était sûr chez les personnes ayant un minimum de conscience et les a aidées à se rétablir. C’est la région ciblée par la nouvelle étude.

Zapper

L'équipe a réduit plus de 400 volontaires à seulement six : quatre hommes et deux femmes présentant des symptômes de traumatisme crânien modérés à graves. Avant l’opération, ils ont subi plusieurs tests pour évaluer leurs capacités cognitives de base, leur humeur et leur vision générale de la vie.

Chaque participant avait un neurostimulateur disponible dans le commerce implantés dans leur thalamus dans les deux hémisphères cérébraux. Pour détecter les premiers effets potentiels après l’implantation, ils ont été répartis en trois groupes en fonction de la rapidité avec laquelle l’implant a été mis en marche après l’opération.

Les participants ont expérimenté différents modèles de zapping pendant deux semaines. Comme en parcourant les listes de lecture Spotify, chacun a finalement trouvé un modèle optimisé pour sa composition neuronale : le timing et l'intensité de la stimulation leur ont permis de penser plus clairement et de se sentir mieux, avec un minimum d'effets secondaires. L'implant a ensuite stimulé leur thalamus 12 heures par jour pendant trois mois.

Les résultats ont été impressionnants. Dans l’ensemble, les participants se sont améliorés entre 15 et 52 pour cent, mesurés par le même test cognitif utilisé pour leur base de référence. Deux patients, dont P1, se sont tellement améliorés qu’ils ne répondaient plus au diagnostic d’invalidité modérée inférieure. Cette augmentation de la capacité mentale suggère que les participants peuvent s'attaquer au travail et renouer avec leurs amis et leur famille avec un minimum de difficultés, a écrit l'équipe dans l'étude.

Un autre test a interrompu la stimulation chez une poignée de participants pendant près d'un mois. Ni les chercheurs ni les participants ne savaient au départ quels implants avaient été désactivés. En quelques semaines, deux patients ont remarqué qu’ils se sentaient bien moins bien et ont abandonné le test. Sur les trois personnes restantes, deux se sont améliorées – et une a empiré – avec le stimulateur. Une enquête plus approfondie a révélé que l'implant zappait par erreur le cerveau du patient insensible alors qu'il aurait dû être éteint.

Même si les effets secondaires ont été minimes, le traitement n’a pas perturbé la vie des participants. Le zapping a provoqué une étrangeté des muscles de la mâchoire chez quelques personnes. P1, par exemple, a constaté qu'elle avait des difficultés à prononcer ses mots lorsqu'elle était soumise à l'intensité de stimulation la plus élevée. Une autre personne avait du mal à rester immobile et certaines ont connu des changements d’humeur.

L’étude en est encore à ses débuts et de nombreuses questions restent sans réponse. Par exemple, le traitement fonctionne-t-il quel que soit l’endroit où le cerveau a été blessé ? Les volontaires n'ont été testés que pendant trois mois après l'opération, ce qui signifie que les améliorations à long terme, le cas échéant, restent un mystère. Cela dit, plusieurs participants se sont inscrits pour conserver leurs implants et participer à de futures études.

Malgré ces réserves, les participants et leurs proches étaient reconnaissants. «C'est si profond pour nous», a déclaré un membre de la famille de P1. «Je ne l'aurais jamais cru. C'est au-delà de mes espérances, au-delà de toute anticipation. Quelqu’un a rallumé la lumière.

Crédit image: Institut national de la santé mentale, Instituts nationaux de la santé

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• La source: https://singularityhub.com/2023/12/04/brain-implant-sparks-remarkable-recovery-in-patients-with-severe-brain-injury/