Le scanner cérébral de nouvelle génération utilise la technologie optique

Selon une nouvelle étude, une nouvelle approche optique du balayage cérébral se compare favorablement aux techniques de neuroimagerie telles que la TEP et l’IRM. En utilisant de minuscules lampes à LED pour suivre ce qui se passe dans le cerveau, la technologie est exempte de radiations et ne nécessite pas d’aimants encombrants.

Dans le journal Nature PhotoniqueLes scientifiques de la Faculté de médecine de l’Université de Washington à St. Louis (WUSTL), dans le Missouri, expliquent comment ils ont comparé la nouvelle technologie - appelée tomographie optique diffuse ou DOT - contre l’IRM fonctionnelle (IRMf).

Les scientifiques développent le DOT depuis plus de 10 ans, mais leur utilisation s'est limitée à la recherche, car elle n'a pu scanner que de petites régions du cerveau à la fois. Mais les auteurs de cette nouvelle étude estiment que le DOT présente désormais un potentiel de substitution pour l'IRMf.

Le nouveau système DOT couvre les deux tiers du crâne et, pour la première fois, peut analyser l'activité cérébrale dans plusieurs régions et réseaux, y compris ceux impliqués dans le langage et l'auto-réflexion. L'auteur principal Joseph Culver, professeur agrégé de radiologie, explique:

"Avec la qualité d'image améliorée du nouveau système DOT, nous sommes plus proches de l'exactitude de l'IRMf. Nous avons atteint un niveau de détail qui pourrait, à l'avenir, rendre la neuroimagerie optique beaucoup plus utile en recherche et en clinique."

L'équipe affirme que le DOT est idéal pour les enfants, car les patients peuvent se déplacer librement pendant leur analyse. Il est également idéal pour les patients porteurs d'un stimulateur cardiaque, les implants cochléaires, les stimulateurs cérébraux profonds (utilisés pour traiter les maladies de Parkinson) et d'autres dispositifs implantés. L'IRM utilise des champs magnétiques qui peuvent perturber ces dispositifs ou les rendre dangereux. Avec DOT, il n'y a pas de tel danger.

La technologie portable de DOT permet d’apporter le scanner au patient

Un autre avantage important est que le DOT peut être conçu pour être portable, ce qui permet de porter le scanner au chevet du patient ou dans la salle d'opération.

L'unité complète occupe un espace un peu plus grand qu'une ancienne cabine téléphonique à l'intérieur de laquelle le patient porte une casquette recouverte de sources lumineuses et de capteurs connectés à des câbles. Cependant, les chercheurs ont également mis au point des versions sur des chariots et continuent de travailler sur de nouvelles façons de rendre la technologie encore plus portable.

Le DOT fonctionne en suivant les mouvements du sang oxygéné pour nourrir les zones actives du cerveau - un peu comme lorsque nos joues deviennent rouges lorsque nous rougissons. La lumière transmise à travers la tête change de couleur lorsqu'elle traverse le tissu cérébral avec différentes quantités de sang, et le DOT détecte les changements dynamiques des couleurs.

Une autre méthode d'analyse couramment utilisée pour cartographier l'activité du cerveau est la tomographie par émission de positrons ou TEP, qui utilise des rayonnements. Mais le nombre de fois que les patients peuvent subir un TEP est limité en raison des risques liés à l'exposition aux rayonnements.

Le DOT n'utilise pas le rayonnement, de sorte que plusieurs analyses au fil du temps pourraient être utilisées pour surveiller les patients présentant une lésion cérébrale, l'autisme ou des maladies cérébrales progressives telles que la maladie de Parkinson.

Une étude montre que le DOT se compare favorablement à l'IRMf

Dans un test, les chercheurs ont réalisé des analyses DOT et IRMf des mêmes sujets et ont recherché l'aire de Broca, une zone clé du lobe frontal utilisée dans le langage et la parole. Il y avait un chevauchement d'environ 75% entre la région du cerveau identifiée par DOT et celle identifiée par IRMf.

Dans un autre test, ils ont utilisé DOT et IRMf pour détecter les réseaux cérébraux actifs pendant le repos ou la «rêverie». Ces domaines suscitent un intérêt croissant pour la recherche et ont été liés à l'autisme, à la maladie d'Alzheimer et à la schizophrénie. DOT et IRMf ont sélectionné le même groupe de trois régions dans les deux hémisphères, notent les chercheurs.

Bien que le DOT ne puisse pas révéler ce qui se passe au fond du cerveau, il est fiable jusqu’à une profondeur d’un centimètre, affirment les auteurs. Mais à l'intérieur de ce centimètre se trouvent certaines des parties les plus importantes et les plus intéressantes du cerveau, y compris les régions qui traitent de la mémoire, du langage et de la conscience de soi.

Les fonds des National Institutes of Health, du McDonnell Center for Systems Neuroscience et d'autres sources ont aidé à financer l'étude.

Les professeurs Culver et WUSTL ont également déclaré une participation financière dans une société à laquelle l'université a concédé une licence de technologie d'imagerie optique.

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