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Neurostimulation implantée - Pr. Grégoire Courtine (EPFL) - ONWARD Medical
TDelrieu:
Je pense que l'association ALARME peut être fière de financer les recherches du professeur Grégoire COURTINE et son équipe à l'EPFL depuis environ 10 ans :sm28:
RosenKreutz:
:icon_thumleft:
STEPHANE:
Il y a eu hier soir sur le journal de TF1 (23:30 mn), un article sur le Professeur courtine, et ce matin sur cnews dans l'heure des pros (2:50mn), ils en ont également parlé de cette avancée.
TDelrieu:
La publication de cette avancée dans la revue scientifique NATURE :sm28:
--- Citer ---L'interface cerveau-colonne vertébrale permet à l'homme paralysé de marcher en utilisant ses pensées
L'appareil fournit une connexion entre le cerveau et la moelle épinière, permettant à la pensée de contrôler le mouvement.
Il y a douze ans, un accident de vélo a laissé Gert-Jan Oskam, aujourd'hui âgé de 40 ans, avec les jambes paralysées et les bras partiellement paralysés, après que sa moelle épinière a été endommagée dans son cou. Mais ces jours-ci, Oskam est de retour sur ses pieds et marche grâce à un appareil qui crée un «pont numérique» entre son cerveau et les nerfs sous sa blessure.
L'implant a changé la vie, dit Oskam. "La semaine dernière, il y avait quelque chose qui devait être peint et il n'y avait personne pour m'aider. Alors j'ai pris le déambulateur et la peinture, et je l'ai fait moi-même pendant que j'étais debout », dit-il.
L'appareil, appelé interface cerveau-colonne vertébrale, s'appuie sur les travaux antérieurs de Grégoire Courtine, neuroscientifique à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, et de ses collègues. En 2018, ils ont démontré que, combinée à un entraînement intensif, la technologie qui stimule le bas de la colonne vertébrale avec des impulsions électriques peut aider les personnes atteintes de lésions médullaires à marcher à nouveau.
Oskam était l'un des participants à cet essai, mais après trois ans, ses améliorations avaient atteint un plateau. Le nouveau système utilise l'implant rachidien qu'Oskam possède déjà et l'associe à deux implants en forme de disque insérés dans son crâne de sorte que deux grilles de 64 électrodes reposent contre la membrane recouvrant le cerveau.
Quand Oskam pense à marcher, les implants crâniens détectent l'activité électrique dans le cortex, la couche externe du cerveau. Ce signal est transmis sans fil et décodé par un ordinateur qu'Oskam porte dans un sac à dos, qui transmet ensuite les informations au générateur d'impulsions vertébrales.
L'appareil précédent « était plutôt une stimulation préprogrammée » qui générait des mouvements de marche robotiques, explique Courtine. "Maintenant, c'est complètement différent, car Gert-Jan a un contrôle total sur le paramètre de stimulation, ce qui signifie qu'il peut s'arrêter, il peut marcher, il peut monter des escaliers."
"La stimulation avant me contrôlait et maintenant je contrôle la stimulation par ma pensée", explique Oskam. "Quand je décide de faire un pas, la simulation se déclenche, dès que j'y pense."
Réhabilitation renforcée
Après environ 40 séances de rééducation utilisant l'interface cerveau-colonne vertébrale, Oskam avait retrouvé la capacité de bouger volontairement ses jambes et ses pieds. Ce type de mouvement volontaire n'était pas possible après une stimulation vertébrale seule, et suggère que les séances d'entraînement avec le nouvel appareil ont entraîné une récupération supplémentaire des cellules nerveuses qui n'ont pas été complètement sectionnées lors de sa blessure. Oskam peut également marcher sur de courtes distances sans l'appareil s'il utilise des béquilles.
Bruce Harland, neuroscientifique à l'Université d'Auckland en Nouvelle-Zélande, déclare que cette amélioration continue de la fonction vertébrale est une excellente nouvelle pour toute personne atteinte d'une lésion de la moelle épinière, "parce que même s'il s'agit d'une blessure chronique à plus long terme, il y a encore différentes façons dont la guérison pourrait se produire ».
"C'est certainement un énorme pas en avant" vers l'amélioration de la fonction des personnes atteintes de lésions de la moelle épinière, déclare la neuroscientifique Anna Leonard de l'Université d'Adélaïde en Australie. Et elle dit qu'il y a encore de la place pour d'autres interventions - telles que les cellules souches - pour améliorer encore les résultats. Elle ajoute que bien que l'interface cerveau-colonne vertébrale rétablisse la marche, d'autres fonctions telles que le contrôle de la vessie et des intestins ne sont pas ciblées par l'appareil. "Donc, il y a certainement encore de la place pour d'autres domaines de recherche qui pourraient aider à améliorer les résultats dans ces autres types de domaines", dit-elle.
Antonio Lauto, ingénieur biomédical à la Western Sydney University, en Australie, affirme que des dispositifs moins invasifs seraient idéaux. L'un des implants crâniens d'Oskam a été retiré après environ cinq mois en raison d'une infection. Néanmoins, Jocelyne Bloch, la neurochirurgienne de l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse qui a implanté l'appareil, affirme que les risques encourus sont faibles par rapport aux bénéfices. "Il y a toujours un peu de risque d'infection ou d'hémorragie, mais ils sont si petits que ça vaut le risque", dit-elle.
L'équipe de Courtine recrute actuellement trois personnes pour voir si un appareil similaire peut restaurer les mouvements des bras.
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TEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS
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Brain–spine interface allows paralysed man to walk using his thoughts
The device provides a connection between the brain and spinal cord, allowing thought to control movement.
Twelve years ago, a cycling accident left Gert-Jan Oskam, now 40, with paralysed legs and partially paralysed arms, after his spinal cord was damaged in his neck. But these days, Oskam is back on his feet and walking thanks to a device that creates a ‘digital bridge’ between his brain and the nerves below his injury.
The implant has been life changing, says Oskam. “Last week, there was something that needed to be painted and there was nobody to help me. So I took the walker and the paint, and I did it myself while I was standing,” he says.
The device — called a brain–spine interface — builds on previous work2 by Grégoire Courtine, a neuroscientist at the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne and his colleagues. In 2018, they demonstrated that, when combined with intensive training, technology that stimulates the lower spine with electrical pulses can help people with spinal-cord injuries to walk again.
Oskam was one of the participants in that trial, but after three years, his improvements had plateaued. The new system makes use of the spinal implant that Oskam already has, and pairs it with two disc-shaped implants inserted into his skull so that two 64-electrode grids rest against the membrane covering the brain.
When Oskam thinks about walking, the skull implants detect electrical activity in the cortex, the outer layer of the brain. This signal is wirelessly transmitted and decoded by a computer that Oskam wears in a backpack, which then transmits the information to the spinal pulse generator.
The previous device, “was more of a pre-programmed stimulation” that generated robotic stepping movements, says Courtine. “Now, it’s completely different, because Gert-Jan has full control over the parameter of stimulation, which means that he can stop, he can walk, he can climb up staircases.”
“The stimulation before was controlling me and now I am controlling stimulation by my thought,” says Oskam. “When I decide to make a step, the simulation will kick in, as soon as I think about it.”
Enhanced rehabilitation
After around 40 rehabilitation sessions using the brain–spine interface, Oskam had regained the ability to voluntarily move his legs and feet. That type of voluntary movement was not possible after spinal stimulation alone, and suggests that the training sessions with the new device prompted further recovery in nerve cells that were not completely severed during his injury. Oskam can also walk short distances without the device if he uses crutches.
Bruce Harland, a neuroscientist at the University of Auckland in New Zealand says that this continued improvement in spinal function is great news for anyone with a spinal-cord injury, “because even if it’s a longer-term chronic injury, there’s still a few different ways that healing could happen”.
“It’s certainly a huge jump” towards improved function for people with spinal-cord injuries, says neuroscientist Anna Leonard at the University of Adelaide in Australia. And she says there is still room for other interventions — such as stem cells — to improve outcomes further. She adds that although the brain–spine interface restores walking, other functions such as bladder and bowel control are not targeted by the device. “So, there’s certainly still room for other areas of research that could help progress improvements in outcomes for these other sort of realms,” she says.
Antonio Lauto, a biomedical engineer at Western Sydney University, Australia, says less invasive devices would be ideal. One of Oskam’s skull implants was removed after about five months because of an infection. Nevertheless, Jocelyne Bloch, the neurosurgeon at the Swiss Federal Institute of Technology who implanted the device says that the risks involved are small compared with the benefits. “There is always a bit of risk of infections or risk of haemorrhage, but they are so small that it’s worth the risk,” she says.
Courtine’s team is currently recruiting three people to see whether a similar device can restore arm movements.
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01728-0
Source : https://www.nature.com/articles/d41586-023-01728-0
--- Fin de citation ---
TDelrieu:
--- Citer ---Première mondiale : une personne paraplégique pilote sa marche par la pensée
C’est un très bel espoir pour les personnes paralysées ! Pour la première fois, une personne paraplégique a pu marcher en pilotant ses jambes par la pensée. Ceci grâce à une interface cerveau-moelle épinière développée dans le cadre d’un partenariat franco-suisse impliquant le CEA. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 24 mai 2023.
Publié le 24 mai 2023
Il y a dix ans, Gert-Jan, un hollandais de 40 ans, devenait paraplégique à la suite d’un accident de vélo. Aujourd’hui, il a retrouvé le contrôle naturel de ses jambes et peut marcher en actionnant leur mouvement uniquement par la pensée ! Cette réussite est le fruit du travail commun des équipes du CEA (au sein du centre de recherche biomédicale Clinatec, à Grenoble, associant le CEA/FDD Clinatec/CHUGA/UGA), associées à celles de l’EPFL, du CHUV et de l’UNIL, en Suisse.
Deux implants dans un pont digital
Ensemble, elles ont conçu un « pont digital » qui restaure la communication entre le cerveau et la région de la moelle épinière commandant le mouvement des jambes. Celui-ci est constitué de deux dispositifs médicaux implantables.
Le premier s’appelle WIMAGINE® et est développé par l’institut Leti du CEA depuis une dizaine d’années. Positionné à la surface du cortex cérébral moteur droit et gauche, il capte et numérise les signaux électriques engendrés par l’intention de mouvement du patient. Grâce à des algorithmes d’intelligence artificielle, ces informations sont décodées en prédictions de mouvement des jambes, puis converties en séquences de stimulation électrique de la moelle épinière, le tout en temps réel.
Un second implant mis au point par l’EPFL prend alors le relais. C’est un neurostimulateur connecté, via une matrice d’électrodes, à la zone de la moelle épinière qui contrôle les jambes. Celui-ci reçoit via une transmission sans fil les séquences de stimulation qu’il transmet à la moelle, qui à son tour active les muscles des jambes.
Une marche aussi naturelle que possible
A peine quelques semaines après l’opération, Gert-Jan avait retrouvé le contrôle naturel de ses jambes. Et huit mois plus tard, il était de retour à son domicile. Afin qu’il puisse être totalement autonome, les équipes ont intégré les éléments périphériques du système (batteries, ordinateur, etc.) sur un déambulateur.
Aujourd’hui, le patient peut se lever, se tenir debout, marcher, monter un escalier, tout en contrôlant l’amplitude et le rythme de ses pas uniquement en y pensant. Mieux, après six mois d’entraînement, les chercheurs ont noté qu’il a progressivement récupéré des fonctions neurologiques liées à la marche et à l’équilibre ! Ces résultats suggèrent que la synchronisation de l’activité cérébrale et du mouvement, rendue possible par le pont digital, a sans doute favorisé la formation de nouvelles connexions nerveuses.
Les équipes continuent les développements en vue d’un transfert de technologie auprès d’un industriel, et explorent d’autres applications, comme la restauration des mouvements des bras et des mains. Le développement d’une nouvelle génération d’interface cerveau-moelle épinière miniaturisée et basse consommation a également été initiée, en particulier grâce aux technologies d’électronique intégrée du CEA. Ceci afin d’améliorer la portabilité et l’autonomie du dispositif, pour un usage simplifié et performant dans la vie quotidienne.
Source : https://www.cea.fr/presse/Pages/actualites-communiques/sante-sciences-du-vivant/premiere-mondiale-un-paraplegique-pilote-sa-marche-par-pensee.aspx
--- Fin de citation ---
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