Une carte 3D du tronc cérébral humain pourrait rendre la stimulation cérébrale profonde plus sûre

La stimulation cérébrale profonde - l'implantation d'électrodes dans des zones spécifiques du cerveau pour réguler des impulsions anormales - est utilisée pour traiter un certain nombre de troubles du mouvement, mais la détermination des zones cibles exactes des électrodes peut s'avérer délicate. Maintenant, les chercheurs de Duke Medicine ont créé une carte 3D haute résolution du tronc cérébral humain qui, selon eux, pourrait aider les chirurgiens lors de la réalisation de la procédure, la rendant ainsi plus sûre pour les patients.
Les chercheurs ont créé une carte 3D du tractus dentatorubrothalamique - une voie à l'intérieur du thalamus - qui pourrait aider à la chirurgie de stimulation cérébrale profonde et la rendre plus sûre.
Crédit d'image: Duke Medicine

Dr. Nandan Lad, du Centre NeuroOutcomes de Duke, et ses collègues publient les détails de leur carte dans la revue Cartographie du cerveau humain.

La stimulation cérébrale profonde (SCP) est une procédure utilisée pour traiter la maladie de Parkinson, la dystonie, les tremblements essentiels et certaines autres affections neurologiques qui affectent les mouvements de l'individu. Il est normalement administré aux patients incapables de contrôler leurs symptômes avec des médicaments.

Au cours de la procédure, un chirurgien implantera des électrodes métalliques minces dans les zones du thalamus du patient - la région qui contrôle les fonctions motrices - et serait impliquée dans le déclenchement des symptômes du patient. Les électrodes implantées produisent des impulsions électriques qui régulent des anomalies ou stimulent certaines cellules ou certains produits chimiques pour soulager les symptômes.

Afin de trouver des cibles cérébrales pour les électrodes pendant la SCP, de nombreux neurochirurgiens s'appuient sur la tomodensitométrie (TDM) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) à faible résolution, associées à des coordonnées géographiques qui les guident vers le tractus dentatorubrothalamique du thalamus. .

Cependant, le Dr Lad et ses collègues notent que les neurochirurgiens doivent souvent retirer et réinsérer les électrodes pendant la SCP afin de tester les fréquences d'impulsion et de trouver les zones exactes responsables des symptômes des patients.

Le retrait et la réinsertion répétés des électrodes peuvent être risqués. Chaque fois qu'une électrode est déplacée, un neurochirurgien doit naviguer à travers les tissus cérébraux délicats. Cela peut augmenter le risque de complications pour le patient, notamment les hémorragies, les convulsions et les troubles de la mémoire.

L’équipe de Duke a déclaré que leur nouvelle carte pourrait toutefois aider à éliminer ces risques. "Cette carte nous aidera potentiellement à atteindre la cible optimale la première fois", explique le Dr Lad. "Cela pourrait éliminer les essais et les erreurs et rendre l'opération plus sûre."

Carte 3D 1000 fois plus détaillée que l'IRM clinique

Pour créer la carte, les chercheurs ont utilisé un scanner de 10 jours d'un cerveau postmortem d'un donneur en bonne santé. Le scan a été effectué en utilisant un système IRM 7 Tesla.

Ensuite, l'équipe a utilisé une technique d'IRM appelée tractographie de diffusion pour convertir le scannage en une carte 3D du tronc cérébral humain, qui peut être adaptée à l'anatomie cérébrale de chaque individu à l'aide d'un «cluster informatique haute performance».

Selon l'auteur principal de l'étude, G. Allan Johnson, directeur du Centre Duke pour la microscopie in vivo, la carte produit des images 1000 fois plus détaillées qu'une IRM clinique.

"Vous pouvez réellement voir les fibres nerveuses dans le cerveau", ajoute-t-il, "comment elles se croisent, et les subtilités du contraste entre la matière grise et la matière blanche dans le cerveau bien au-delà de ce qu'une analyse clinique pourrait offrir."

L’équipe a testé la carte sur 12 patients qui avaient déjà subi une DBS efficace contre les tremblements. Ils ont utilisé la carte pour identifier les zones cibles pour le placement des électrodes dans chaque patient, en comparant les zones identifiées avec celles où les électrodes avaient déjà été placées.

Sur tous les sujets, les prédictions de positionnement des électrodes prises sur la carte correspondaient à 22 des 24 électrodes qui avaient été placées avec succès.

L'équipe estime que leurs résultats sont prometteurs pour améliorer les résultats pour les patients subissant une SCP, et ils prévoient de mener une étude prospective afin d'étudier plus avant l'efficacité du modèle 3D pour guider la chirurgie DBS.

De plus, ils disent que leur étude pourrait ouvrir la voie à de nouveaux traitements pour un certain nombre d’autres conditions. L'auteur principal de l'étude, le Dr Evan Calabrese, explique:

"Nous avons maintenant un guide pour pouvoir visualiser ces connexions neuronales complexes qui seraient autrement impossibles à voir. Cela nous aidera à continuer à explorer des applications pour les traitements de la maladie d'Alzheimer, la douleur neuropathique, la dépression et même les troubles obsessionnels compulsifs."

En septembre 2014, Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté sur une directive clinique publiée dans la revue Neurochirurgie, dans lequel des experts recommandent la SCP pour les patients souffrant de trouble obsessionnel-compulsif (TOC) qui ne répondent pas aux médicaments.

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