La stimulation cérébrale peut aider la cognition dans la maladie de Parkinson
De nouvelles recherches suggèrent que la stimulation à basse fréquence d’une région cérébrale profonde pourrait améliorer la fonction cognitive chez les patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Si cela est vrai, les résultats ouvrent la voie au potentiel de la stimulation cérébrale pour traiter d'autres maladies cognitives.
Les nouveaux travaux des neurologues et des neurochirurgiens de l'Université de l'Iowa fournissent la première preuve directe d'une connexion dans le cerveau humain entre la région pensante du cerveau et les régions associées au contrôle du mouvement.
Les chercheurs ont utilisé des enregistrements cérébraux peropératoires rares pour trouver les liens potentiels entre le cortex frontal du cerveau et une structure plus profonde appelée noyau sous-thalamique (STN).
L'étude, trouvée en ligne dans la revue Cerveau, montre que la stimulation du STN à basses fréquences améliore les performances des patients atteints de MP sur une tâche cognitive simple qui est généralement perturbée par la MP.
«Ce n'est pas très souvent que vous identifiez une nouvelle connexion dans le cerveau humain», a déclaré Nandakumar Narayanan, M.D., Ph.D., professeur adjoint de neurologie en UI et auteur principal de l'étude.
«L’existence de cette voie hyperdirecte du cortex préfrontal au STN est évoquée depuis une dizaine d’années, mais c’est la première fois que nous montrons expérimentalement qu’elle existe et fonctionne chez l’homme.
«Nous avons également pu montrer que si nous stimulons le STN, nous modifions l’activité corticale frontale et nous pensons que c’est par cette voie», dit-il. «Et si nous stimulons le STN et modifions l’activité corticale, nous pouvons en fait changer le comportement d’une manière bénéfique, en améliorant les performances cognitives des patients.»
La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative progressive qui touche environ un million de personnes aux États-Unis. La stimulation cérébrale profonde du STN à haute fréquence est déjà approuvée pour traiter les problèmes de mouvement chez certains patients atteints de MP.
En plus de causer des problèmes de mouvement, la MP affecte également la pensée ou la cognition. Les nouvelles découvertes soulèvent la possibilité que la stimulation cérébrale profonde STN à une fréquence différente (basse) pourrait également améliorer les symptômes cognitifs dans la MP, et peut-être même dans d'autres maladies neurologiques et psychiatriques.
Dans le cadre de la recherche, l'équipe a pu cartographier la connexion STN-cortex en «écoutant» l'activité cérébrale pendant les chirurgies pour implanter des électrodes de stimulation cérébrale profonde (DBS) chez les patients atteints de MP.
Le neurochirurgien de l'UI Jeremy Greenlee, M.D., effectue plus de 30 chirurgies de ce type chaque année et son expertise a été vitale pour l'expérience de cartographie. En utilisant des électrodes d'enregistrement spécialisées placées à l'intérieur du cerveau des patients, Greenlee écoute l'activité cérébrale afin de placer avec précision le dispositif DBS.
Ces électrodes permettent également un enregistrement direct de l'activité cérébrale à des fins expérimentales chez les patients qui sont éveillés pendant la procédure sans ajouter de risque. Ce type d'enregistrements peropératoires n'est pas très courant, mais Greenlee et ses collègues de l'UI ont une longue expérience de la technique.
Pendant la chirurgie, les patients ont effectué une tâche cognitive simple comme moyen de stimuler une partie du cerveau tout en enregistrant l'activité électrique d'autres parties connectées. L'écoute de l'activité neuronale pendant la tâche a permis à l'équipe de cartographier la connexion.
«Nous avons pu évoquer une réponse pour montrer la connexion fonctionnelle», explique Greenlee. «La réponse très rapide suggère une seule connexion synaptique directe - c'est ce que signifie hyperdirect.»
Après avoir établi l'existence de la connexion hyperdirecte, les chercheurs ont ensuite étudié l'effet de la stimulation STN basse fréquence sur les capacités cognitives. L'équipe de Narayanan utilise une tâche de réflexion très simple - estimer avec précision le passage d'un court intervalle de temps - pour étudier les troubles cognitifs chez les patients atteints de MP et les modèles animaux de MP.
Ils ont découvert que la stimulation améliore les performances cognitives.
Lors des visites de suivi postopératoires, les chercheurs ont demandé aux patients d'effectuer la tâche de synchronisation d'intervalle avec le stimulateur DBS réglé sur l'un des trois paramètres suivants: haute fréquence (normale pour contrôler le mouvement), pas de stimulation ou un réglage basse fréquence de 4 Hz. Seule la stimulation à 4 Hz a amélioré les performances des patients au test de synchronisation.
Les chercheurs pensent que les fréquences sont comme des canaux de communication entre réseaux. Si deux réseaux fonctionnent ensemble à la même fréquence, cela peut être une manière unique d'interagir entre les réseaux et de transmettre des informations.
Source: Université de l'Iowa / EurekAlert
