Selon une étude menée par l'University of California - Berkeley publiée dans Nature Biomedical Engineering, un nouveau neurostimulateur mis au point par des ingénieurs de l'University of Californiaà Berkeley pourrait à la fois écouter et stimuler le courant électrique dans le cerveau, offrant ainsi des traitements de pointe à des patients souffrant de maladies comme l'épilepsie et la maladie de Parkinson. L'appareil, appelé WAND, fonctionne comme un "stimulateur cardiaque": il surveille l'activité électrique du cerveau et délivre une stimulation électrique s'il détecte un problème.
Selon les chercheurs, ces dispositifs peuvent être extrêmement efficaces pour prévenir les tremblements ou les convulsions débilitants chez les patients atteints de divers troubles neurologiques. Cependant, les signatures électriques qui précèdent une crise ou un tremblement peuvent être extrêmement subtiles, et la fréquence et la force de la stimulation électrique nécessaire pour les prévenir sont tout aussi sensibles. Les chercheurs soulignent que les médecins peuvent mettre des années à faire de petits ajustements avant que les dispositifs ne fournissent un traitement optimal.
WAND, qui signifie appareil de neuromodulation sans artefacts sans fil (wireless artifact-free neuromodulation device), est à la fois autonome et sans fil, ce qui signifie qu'une fois qu'il a appris à reconnaître les signes de tremblement ou de convulsions, il peut régler seul les paramètres de stimulation pour empêcher les mouvements indésirables. Et comme il est en boucle fermée (ce qui signifie qu'il peut stimuler et enregistrer simultanément), il peut ajuster ces paramètres en temps réel.
Selon les chercheurs, WAND peut enregistrer l'activité électrique sur 128 canaux, ou à partir de 128 points dans le cerveau, comparé à 8 canaux dans d'autres systèmes en boucle fermée. Pour démontrer le dispositif,les chercheurs ont utilisé WAND pour reconnaître et retarder des mouvements de bras spécifiques chez les macaques rhésus.
Les chercheurs soulignent que simuler et enregistrer simultanément des signaux électriques dans le cerveau revient à essayer de voir de petites ondulations dans un étang tout en vous éclaboussant les pieds. En effet, les signaux électriques du cerveau sont submergés par les grandes impulsions électriques délivrées par la stimulation. Actuellement, les stimulateurs cérébraux profonds arrêtent l'enregistrement tout en produisant la stimulation électrique ou enregistrent dans une partie du cerveau différente de l'endroit où la stimulation est appliquée, mesurant essentiellement les petites ondulations à un point différent de la projection dans l'étang.
Les chercheurs ont conçu les circuits intégrés personnalisés WAND capables d’enregistrer le signal complet provenant à la fois des ondes cérébrales subtiles et des impulsions électriques puissantes. Cette conception de puce permet à WAND de soustraire le signal des impulsions électriques, produisant ainsi un signal clair des ondes cérébrales.
Les chercheurs soulignent que les appareils existants sont réglés pour enregistrer les signaux uniquement des ondes cérébrales plus petites et sont submergés par les impulsions de stimulation importantes, ce qui rend ce type de reconstruction du signal impossible. Selon ces derniers, le «stimulateur cardiaque pour le cerveau» sans fil pourrait offrir un nouveau traitement pour les troubles neurologiques
Les chercheurs ont construit une plate-forme dotée de capacités de calcul sans fil et en boucle fermée pouvant être programmée pour une utilisation dans diverses applications de recherche et cliniques Durant les expériences, les participants ont appris à utiliser un joystick pour déplacer le curseur à un endroit spécifique. Après une période de formation, le dispositif WAND était capable de détecter les signatures neuronales apparaissant au moment où les sujets se préparaient à exécuter le mouvement, puis de fournir une stimulation électrique qui retardait le mouvement.
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