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L'intelligence artificielle s'avance pour la rééducationPar Caroline HayesPublié le mercredi 22 avril 2020Lorsque les systèmes de réseau neuro-musculaire d'un corps sont perturbés, la stimulation électrique peut rétablir la communication. L'intelligence artificielle pourrait fournir des informations supplémentaires sur le fonctionnement du corps humain.La simple action de ramasser une balle et de la lancer implique une communication complexe entre le cerveau et les motoneurones à l'intérieur de la moelle épinière vers les muscles du bras. Que se passe-t-il lorsque les nerfs qui transfèrent ces signaux sont endommagés, provoquant un barrage routier sur le chemin du message?Des chercheurs du Kentucky Spinal Cord Injury Research Center de l'Université de Louisville, aux États-Unis, ont utilisé un courant électrique continu à des fréquences et des intensités variables et un entraînement locomoteur pour restaurer la connectivité cerveau-colonne vertébrale chez certains patients atteints de lésions de la colonne vertébrale. Ils ont pu se tenir debout, retrouver la mobilité du tronc et marcher quelques pas sans aide lors de l'utilisation du stimulateur péridural.En Europe, Stimulation Movement Overground (STIMO) est une étude clinique réalisée par une équipe de scientifiques de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et du CHU de Lausanne, dirigée par le professeur Grégoire Courtine et le professeur Jocelyne Bloch.En novembre 2018, l'équipe de l'EPFL a observé une croissance prononcée de nouvelles connexions nerveuses dans les zones ciblées par stimulation électrique. Au lieu d'appliquer une stimulation électrique continue, ils ont ciblé des impulsions électriques à des endroits spécifiques pour activer physiologiquement la moelle épinière.«Après plusieurs mois d'entraînement avec stimulation électrique, nos trois participants ont pu activer leurs muscles précédemment paralysés sans stimulation électrique et ils ont même pu faire quelques pas, mains libres, sans aucun soutien», explique Courtine.Un réseau de 16 électrodes, connectées à des racines spécifiques de la moelle épinière pour des muscles de jambe spécifiques, a été implanté chirurgicalement. Le réseau d'électrodes est connecté à un générateur d'impulsions implantable utilisé pour la stimulation cérébrale profonde chez les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, mais qui a été adapté pour cette étude afin d'inclure des capacités de déclenchement en temps réel, qui peuvent être utilisées avec une montre à commande vocale portée par le patient.Sur la base du mouvement prévu, détecté par des capteurs sur les pieds du patient, des impulsions de stimulation électrique sont délivrées sur les régions de la moelle épinière qui produisent le mouvement. En pensant à activer les muscles des jambes, les connexions résiduelles dans le cerveau activent les muscles tandis que les impulsions électriques activent les circuits neuronaux associés à ces muscles. La recherche montre que la pensée synchronisée et l'excitation des circuits ciblés déclenchent la croissance de nouvelles connexions dans le cerveau et la moelle épinière.Pour entraîner les muscles, le participant est suspendu dans un harnais qui rétablit l'interaction musculaire de la marche en fonction de la gravité lors de la marche.Les trois participants ont retrouvé le contrôle volontaire des muscles des jambes qui avaient été paralysés; un effet qui a persisté au-delà des séances d'entraînement et même lorsque la stimulation électrique a été désactivée.La co-auteure Karen Minassian dit: «La stimulation seule n'est pas assez forte ... le participant doit s'engager activement tout le temps et apprendre à reconnaître comment la contribution volontaire amplifie l'apport de la stimulation électrique ciblée.»«La prochaine étape consiste à commencer plus tôt, juste après la blessure, lorsque le potentiel de guérison est beaucoup plus élevé», explique Bloch.==================== TEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS ====================AI goes out on a limb for réhabilitationBy Caroline HayesPublished Wednesday, April 22, 2020When a body’s neural-muscle network systems are disrupted, electrical stimulation can re-establish communication. Artificial intelligence could provide further insight into how the human body works.The simple action of picking up a ball and throwing it involves complex communication between the brain and motor neurons inside the spinal cord to the muscles in the arm. What happens when the nerves that transfer these signals are damaged, causing a roadblock in the path of the message?Researchers at the Kentucky Spinal Cord Injury Research Center at the University of Louisville, USA, used a continuous electrical current at varying frequencies and intensities and locomotor training to restore brain-to-spine connectivity in some spinal injury patients. They were able to stand, regain trunk mobility, and walk a few steps without assistance when using the epidural stimulator.In Europe, Stimulation Movement Overground (STIMO) is a clinical study by a team of scientists from the École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) and the Lausanne University Hospital (CHUV), headed by Professor Grégoire Courtine and Professor Jocelyne Bloch.Back in November 2018, the EPFL team observed pronounced growth of new nerve connections in areas that were targeted with electrical stimulation. Instead of applying continuous electrical stimulation, they targeted electrical pulses at specific locations to physiologically activate the spinal cord.“After several months of training with electrical stimulation, our three participants were able to activate their previously paralysed muscles without electrical stimulation and they could even take a few steps, hands-free, without any support,” says Courtine.An array of 16 electrodes, mapped to specific roots of the spinal cord for specific leg muscles, was surgically implanted. The electrode array is connected to an implantable pulse generator that is used for deep brain stimulation in people with Parkinson’s disease, but which has been adapted for this study to include real-time triggering capabilities, which can be used with a voice-controlled watch worn by the patient.Based on the intended movement, detected by sensors on the patient’s feet, electrical stimulation bursts are delivered over the regions of the spinal cord that produce the movement. By thinking about activating the leg muscles, the residual connections in the brain activate muscles while electrical pulses activate the neural circuits associated with these muscles. The research shows that synchronised thought and excitation of the targeted circuits trigger the growth of new connections in the brain and spinal cord.To train the muscles, the participant is suspended in a body-weighted harness that re-establishes the gravity-dependent gait muscle interaction when walking.All three participants recovered voluntary control of leg muscles that had been paralysed; an effect which persisted beyond training sessions and even when the electrical stimulation was turned off.Co-author Karen Minassian says: “Stimulation alone is not strong enough... the participant needs to actively engage all the time, and learn to recognise how voluntary contribution amplifies the input from the targeted electrical stimulation.”“The next step is to start earlier, just after the injury, when the potential for recovery is much greater,” says Bloch.Source : https://eandt.theiet.org/content/articles/2020/04/ai-goes-out-on-a-limb-for-rehabilitation/
Une nouvelle initiative suisse vise à élargir l'accès à une neurotechnologie révolutionnaire5 décembre 2019NeuroRestore est un nouveau centre mis en place par la Fondation Defitech, le CHU, la Faculté de biologie et de médecine (FMB) de l'Université de Lausanne (FMB) et l'EPFL pour exploiter l'expertise en neuroréhabilitation et les technologies d'implants neurochirurgicaux auprès des quatre partenaires. Médecins, ingénieurs et chercheurs uniront leurs forces pour développer des "electroceuticals" - un type de neurothérapie qui utilise la stimulation électrique pour aider à restaurer la fonction motrice chez les patients paraplégiques et tétraplégiques, ainsi que chez les personnes souffrant de Parkinson ou des séquelles d'un accident vasculaire cérébral. L'équipe NeuroRestore testera des traitements innovants et personnalisés qui, une fois éprouvés, seront mis à la disposition des hôpitaux et des patients. Le centre formera également une nouvelle génération de praticiens et d'ingénieurs de la santé à l'utilisation de ces thérapies révolutionnaires.Accélérer la rechercheLe 1er novembre 2018, le neuroscientifique de l'EPFL Grégoire Courtine et la neurochirurgienne du CHUV Jocelyne Bloch ont publié les résultats de l'étude STImulation Movement Overground (STIMO) dans la revue Nature. La recherche a établi un nouveau cadre thérapeutique révolutionnaire pour améliorer la récupération après une lésion de la moelle épinière, combinant une stimulation électrique ciblée de la moelle épinière (contrôlée par un stimulateur cardiaque) et un système intelligent de soutien du poids corporel. Après avoir suivi la thérapie révolutionnaire, huit patients paraplégiques ont pu faire quelques pas sans aide.La Fondation Defitech s'est associée à l'EPFL, au CHUV et à l'UNIL pour fonder NeuroRestore, un centre qui s'appuiera sur les résultats de l'étude STIMO et accélérera le développement de ces thérapies innovantes pour les rendre largement disponibles dès que possible. Les patients potentiels peuvent s'enregistrer en remplissant un formulaire en ligne sur http://www.neurorestore.swiss.L'équipe NeuroRestore sera répartie sur plusieurs sites : le CHUV à Lausanne, le CRR SuvaCare (une clinique de rééducation basée à Sion et l'un des partenaires financiers du projet) et le Campus Biotech de l'EPFL à Genève. Les chercheurs, basés au CHUV et à l'EPFL, travailleront également avec le Centre Wyss de Bio et Neuroingénierie à Genève. Les patients seront opérés au CHUV, tandis que les séances de rééducation auront lieu au CHUV ou au CRR SuvaCare. Jocelyne Bloch et Grégoire Courtine seront les codirecteurs du centre.Des applications étenduesLes membres fondateurs de NeuroRestore ont conclu un accord de cinq ans. La prochaine étude clinique, STIMO-2, utilisera les technologies développées dans le cadre de l'étude STIMO originale - qui visait les patients souffrant de blessures chroniques (remontant à trois ans ou plus) - pour traiter jusqu'à 20 patients paraplégiques présentant des lésions récentes de la moelle épinière. Ce sera un essai multicentrique en Suisse, en Allemagne et aux Pays-Bas.==================== TEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS ====================New Swiss initiative aims to widen access to groundbreaking neurotechnologyDec 5 2019NeuroRestore is a new Center set up by the Defitech Foundation, Lausanne University Hospital (CHUV), the University of Lausanne's (UNIL) Faculty of Biology and Medicine (FMB), and EPFL to harness expertise in neurorehabilitation and neurosurgical implant technologies across the four partner institutions. Doctors, engineers and researchers will join forces to develop "electroceuticals" - a type of neurotherapy that uses electrical stimulation to help restore motor function in paraplegic and quadriplegic patients, as well as in people suffering from Parkinson's or the after effects of a stroke. The NeuroRestore team will trial innovative, personalized treatments that, once proven, will be made available to hospitals and patients. The center will also train a new generation of health-care practitioners and engineers in the use of these breakthrough therapies.Accelerating researchOn 1 November 2018, EPFL neuroscientist Grégoire Courtine and CHUV neurosurgeon Jocelyne Bloch published the findings of the STImulation Movement Overground (STIMO) study in the journal Nature. The research established a revolutionary new therapeutic framework to improve recovery from spinal cord injury, combining targeted electrical stimulation of the spinal cord (controlled by a pacemaker) and an intelligent bodyweight-support system. After undergoing the groundbreaking therapy, eight paraplegic patients were able to take a few steps unassisted.The Defitech Foundation has partnered with EPFL, CHUV and UNIL to found NeuroRestore, a center that will build on the findings of the STIMO study and fast-track the development of these innovative therapies to make them widely available as soon as possible. Potential patients can register their interest by completing an online form at http://www.neurorestore.swiss.The NeuroRestore team will be spread across several sites: CHUV in Lausanne, CRR SuvaCare (a Sion-based rehabilitation clinic and one of the project's financial partners), and EPFL's Campus Biotech in Geneva. The researchers, based at CHUV and EPFL, will also work with the Wyss Center for Bio and Neuroengineering in Geneva. Patients will undergo surgery at CHUV, while the rehabilitation sessions will take place at either CHUV or CRR SuvaCare. Jocelyne Bloch and Grégoire Courtine will serve as the center's co-directors.Wide-ranging applicationsNeuroRestore's founding members have entered into a five-year agreement. The next clinical study, STIMO-2, will use the technologies developed as part of the original STIMO study - which addressed patients with chronic injuries (dating back three years or more) - to treat up to 20 paraplegic patients with recent spinal cord damage. It will be a multicenter trial in Switzerland, Germany and the Netherlands.
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Sujet: Neurostimulation implantée - Pr. Grégoire Courtine (EPFL - Suisse) (Lu 162460 fois)
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