Des chercheurs stimulent la fonction mentale humaine grâce à la stimulation cérébrale – pourraient traiter les maladies mentales

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Une étude de la faculté de médecine de l’Université du Minnesota indique que cette méthode pourrait être une nouvelle approche pour traiter une variété de maladies mentales graves.

Dans une étude pilote sur l’homme, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université du Minnesota et du Massachusetts General Hospital montrent qu’il est possible d’améliorer des fonctions spécifiques du cerveau humain liées à la maîtrise de soi et à la flexibilité mentale en fusionnant l’intelligence artificielle avec une stimulation cérébrale électrique ciblée.

Alik Widge, MD, PhD, professeur adjoint de psychiatrie et membre de l’équipe de découverte médicale sur la toxicomanie à l’U of M Medical School, est l’auteur principal de la recherche publiée dans Nature Génie Biomédical. Les résultats proviennent d’une étude humaine menée au Massachusetts General Hospital de Boston auprès de 12 patients subissant une chirurgie cérébrale pour l’épilepsie – une procédure qui place des centaines de minuscules électrodes dans le cerveau pour enregistrer son activité et identifier l’origine des crises.

Dans cette étude, Widge a collaboré avec Sydney Cash, MD, PhD du Massachusetts General Hospital, un expert en recherche sur l’épilepsie ; et Darin Dougherty, MD, un expert en stimulation cérébrale clinique. Ensemble, ils ont identifié une région du cerveau – la capsule interne – qui améliorait la fonction mentale des patients lorsqu’elle était stimulée par de petites quantités d’énergie électrique. Cette partie du cerveau est responsable du contrôle cognitif – le processus de passage d’un schéma de pensée ou d’un comportement à un autre, qui est altéré dans la plupart des maladies mentales.

« Un exemple pourrait inclure une personne souffrant de dépression qui ne peut tout simplement pas sortir d’une pensée négative « bloquée ». Parce qu’elle est si essentielle à la maladie mentale, trouver un moyen de l’améliorer pourrait être une nouvelle façon puissante de traiter ces maladies », a déclaré Widge.

L’équipe a développé des algorithmes, de sorte qu’après la stimulation, ils puissent suivre les capacités de contrôle cognitif des patients, à la fois à partir de leurs actions et directement à partir de leur activité cérébrale. La méthode du contrôleur a fourni des impulsions de stimulation chaque fois que les patients faisaient moins bien lors d’un test de contrôle cognitif en laboratoire.

“Ce système peut lire l’activité cérébrale, la ‘décoder’ lorsqu’un patient éprouve des difficultés et appliquer une petite impulsion de stimulation électrique au cerveau pour le stimuler au-delà de cette difficulté”, a déclaré Widge. « L’analogie que j’utilise souvent est un vélo électrique. Lorsque quelqu’un pédale mais a des difficultés, le vélo le détecte et l’augmente. Nous avons fait l’équivalent de cela pour la fonction mentale humaine.

L’étude est la première à montrer que :

  • Une fonction mentale humaine spécifique liée à la maladie mentale peut être améliorée de manière fiable en utilisant une stimulation électrique précisément ciblée ;

  • Il existe des sous-parties spécifiques de la structure cérébrale de la capsule interne qui sont particulièrement efficaces pour l’amélioration cognitive ; et

  • Un algorithme en boucle fermée utilisé comme contrôleur était deux fois plus efficace que la stimulation à des moments aléatoires.

Certains des patients avaient une anxiété importante en plus de leur épilepsie. Lorsqu’ils ont reçu la stimulation d’amélioration cognitive, ils ont déclaré que leur anxiété s’était améliorée, car ils étaient plus capables de détourner leurs pensées de leur détresse et de se concentrer sur ce qu’ils voulaient. Widge dit que cela suggère que cette méthode pourrait être utilisée pour traiter les patients souffrant d’anxiété, de dépression ou d’autres troubles sévères et résistants aux médicaments.

« Cela pourrait être une approche totalement nouvelle dans le traitement de la maladie mentale. Au lieu d’essayer de supprimer les symptômes, nous pourrions donner aux patients un outil leur permettant de prendre le contrôle de leur propre esprit », a déclaré Widge. « Nous pourrions les remettre dans le siège du conducteur et leur permettre de ressentir un nouveau sens de l’agence. »

L’équipe de recherche se prépare maintenant pour les essais cliniques. Étant donné que l’objectif d’amélioration du contrôle cognitif est déjà approuvé par la Food and Drug Administration pour la stimulation cérébrale profonde, Widge dit que cette recherche peut être effectuée avec les outils et dispositifs existants – une fois qu’un essai est officiellement approuvé – et la traduction de ces soins en médecine actuelle. la pratique peut être rapide.

“Ce qui est merveilleux avec ces résultats, c’est que nous sommes maintenant en mesure de mener des essais cliniques pour démontrer davantage l’efficacité, puis, espérons-le, d’aider les patients résistants au traitement qui ont désespérément besoin d’interventions supplémentaires pour traiter leurs maladies”, a déclaré Dougherty.

Référence : « Amélioration en boucle fermée et décodage neuronal du contrôle cognitif chez l’homme » par Ishita Basu, Ali Yousefi, Britni Crocker, Rina Zelmann, Angelique C. Paulk, Noam Peled, Kristen K. Ellard, Daniel S. Weisholtz, G. Rees Cosgrove, Thilo Deckersbach, Uri T. Eden, Emad N. Eskandar, Darin D. Dougherty, Sydney S. Cash et Alik S. Widge, 1er novembre 2021, Nature Génie Biomédical.
DOI : 10.1038 / s41551-021-00804-y

Ce travail a été soutenu par des subventions de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) sous le numéro d’accord de coopération W911NF-14-2-0045 émis par le bureau de passation des marchés de l’Army Research Organization (ARO) à l’appui du programme SUBNETS de la DARPA, les National Institutes of Health, Ellison Foundation, Tiny Blue Dot Foundation, MGH Executive Council on Research, OneMind Institute et l’équipe MnDRIVE et Medical Discovery sur les initiatives de toxicomanie à la faculté de médecine de l’Université du Minnesota.

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