La stimulation cérébrale profonde donne de bons résultats sur les troubles neurologiques comme la maladie de Parkinson et l'épilepsie, mais elle nécessite des implants chirurgicaux. Idem optogénétique, pour lequel il est nécessaire d'implanter des fibres optiques sur le cerveau.
Une équipe multidisciplinaire de l'Université de Washington à Saint-Louis a mis au point une nouvelle technique de stimulation cérébrale. Cela s'appelle la sonothermogénétique et utilise des ultrasons focalisés qui peuvent activer et désactiver des types spécifiques de neurones dans le cerveau. Il est capable de contrôler avec précision l'activité motrice sans l'implantation de dispositifs chirurgicaux.
Pourquoi l'appelle-t-on la sonothermogénétique?
L'équipe, dirigée par hong chen, professeur adjoint de génie biomédical et de radio-oncologie, est le premier à fournir des preuves directes que cette technologie fonctionne. Une combinaison de l'effet de réchauffement induit par les ultrasons et de la génétique. C'est également le premier travail à montrer que la sonothermogénétique peut contrôler de manière robuste le comportement en stimulant une cible spécifique au plus profond du cerveau.
Les résultats des trois années de recherche, financées en partie par l'Initiative BRAIN des National Institutes of Health, ont été publié en ligne sur Stimulation cérébrale Que la 10 2021.
Recherche en sonothermogénétique
Le groupe de recherche senior comprenait des experts renommés dans leur domaine, issus de différentes universités. Une technique comme celle de la Sonothermogénétique ne pouvait être développée qu'à partir de connaissances différentes: génie biomédical, radiologie, physique, médecine, anesthésiologie et pharmacologie.
"Notre travail a fourni la preuve que la sonothermogénétique évoque des réponses comportementales chez la souris", déclare Chen. "La sonothermogénétique a le potentiel de transformer nos approches de recherche et de découvrir de nouvelles méthodes pour comprendre et traiter les troubles cérébraux humains."
Comment ça marche
En utilisant un modèle de souris, Chen et l'équipe ont livré une construction virale contenant des canaux ioniques TRPV1 à des neurones génétiquement sélectionnés. Ensuite, via un appareil portable, ils ont fourni une petite augmentation de chaleur via des ultrasons focalisés de faible intensité à des neurones sélectionnés dans le cerveau. La chaleur, seulement quelques degrés plus chaude que la température corporelle, a activé le canal ionique TRPV1, qui a agi comme un interrupteur pour activer ou désactiver les neurones.
"Nous pouvons déplacer l'appareil à ultrasons porté sur la tête des souris en mouvement libre pour atteindre différentes positions dans tout le cerveau", dit-il. Yaohengyang, premier auteur de l'article.
Étant non invasive, cette technique a le potentiel d'être étendue aux grands animaux et à l'avenir aux humains.
La sonothermogénétique promet de cibler n'importe quel endroit du cerveau avec une précision extrême, sans causer de dommages.
