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Neurostimulation - Projet Big deal Fondation Reeves - NeuroRecovery
TDelrieu:
VIDEO. Paralysie : des mouvements grâce à la stimulation électrique
:arrow: http://www.sciencesetavenir.fr/sante/20140408.OBS3054/video-paralysie-du-mouvement-grace-a-la-stimulation-electrique.html
TDelrieu:
Les recherches avancent et les technologies doivent évoluer avec... :rolleyes:
--- Citer ---La stimulation de la moelle épinière a permis à des paralysés de se lever et marcher, mais les scientifiques sont insatisfaits de la technologie actuelle
25 octobre 2013
(…) La stimulation de la moelle épinière (SCS) comme moyen de rééducation de la paralysie a commencé à être utilisée dans les années 1970, quand les scientifiques ont stimulé électriquement la moelle épinière des patients juste pour leur permettre de faire un pas. Depuis lors, le procédé est devenu plus sophistiqué. En 2011, une avancée a été faite par le Dr Susan Harkema, neuroscientifique à l'Université de Louisville, quand elle a rétabli la fonction vésicale, intestinale et sexuelle d'un homme paralysé, grâce à une SCS dès le premier jour du traitement. Maintenant, le Dr. Harkema a quelques patients sur lesquels elle teste la nouvelle procédure avec des résultats prometteurs.
La SCS moderne s'appuie sur les processus internes de l'organisme. Les neurones de la moelle épinière ne reçoivent pas des signaux uniquement du cerveau : quand un muscle se contracte, ou une personne centre son équilibre, il y a un feedback envoyé aux neurones médullaires. Ces processus aident à réguler les mouvements de la même façon que les scientifiques pensaient que cela n'était possible que grâce à une stimulation à haut voltage.
"C'est comme mettre une prothèse auditive sur la moelle épinière", a déclaré à IEEE Spectrum le neurobiologiste Reggie Edgerton, collaborateur des expériences Louisville. "Nous avons changé les propriétés physiologiques du réseau neuronal de sorte que maintenant il peut "entendre" les informations sensorielles beaucoup mieux et peut apprendre quoi faire avec elles."
Certes, le premier patient, Rob Summers, aurait pu être une exception. Son amélioration a dépassé même celle des rats de laboratoire les plus travailleurs. Pourtant, il a mérité l'attention de la Food and Drug Administration (FDA), qui a accordé au Dr. Harkema de poursuivre ses études cliniques sur quatre autres patients. Un de ces patients est un natif du Wyoming nommé Dustin Shillcox.
Dustin Shillcox a subi, entre autres traumatismes, une lésion de la moelle épinière dos cassé. Sa récupération a été lente, et malgré infections qui ont finalement guéries, il a quitté l'hôpital paralysé de la poitrine vers le bas.
Dustin Shillcox n'a pas bénéficié d'un temps de récupération aussi rapide que Rob Summers. En fait, les progrès sont relativement lents. Mais ce n'est pas une question d'efforts personnels ou d'inconnues scientifiques. Franchement, c'est l'équipement, a dit le Dr. Harkema.
Explorer les possibilités
La paralysie est le résultat d'une communication bloquée entre le cerveau et la moelle épinière, et plus spécifiquement dans le faisceau des neurones à la base de la moelle épinière qui assure la coordination avec le mouvement musculaire. Cela signifie que si les scientifiques peuvent envoyer un signal directement à partir de ce groupe de neurones, ils peuvent contourner tout à fait le cerveau. Malheureusement, la technologie qui stimule ces neurones n'est pas aussi sophistiquée que cela devrait être.
Le laboratoire du Dr. Harkema utilise un Medtronic - un dispositif utilisé pour la gestion de la douleur qui est approuvé par la FDA - qui utilise 16 capteurs d'électrodes implantées chirurgicalement dans l'espace épidural du sujet près de la moelle épinière. L'utilisation de l'appareil est simple, mais fonctionnant de manière efficace est fastidieux. Soixante-cinq minutes de combinaisons d'essais et d'erreurs avec les électrodes - la seule option pour le Dr. Harkema de déduire les connexions pour produire l'action de marcher – et elle enlève enfin le cordon élastique qui soutient le poids de Dustin Shillcox. Maintenant il se tient debout seul.
Utiliser cet appareil pour fournir de l'électricité à la moelle épinière Dustin Shillcox est fastidieux surtout parce le Dr. Harkema doit réinitialiser l'appareil à zéro volt après chaque tentative infructueuse. Le champ électrique a besoin de sécurité pour des mesures de précaution, mais elle affirme cela ralentit l'élan des neurones. "Vous pouvez obtenir un résultat très proche, et vous pensez que la personne tient debout presque seule, et que si vous pouviez changer un peu le champ électrique cela fonctionnerait," dit-elle. "Mais vous ne le pouvez pas. Vous devez remettre à zéro. Et puis tout recommencer."
L'équipe a testé d'autres alternatives. Ils ont collaboré avec l'ingénieur Joel Burdick de l'Institut de Technologie de Californie pour concevoir un algorithme qui supprime une partie de l'incertitude dans le choix des électrodes à activer. Ils ont également demandé l'aide de l'ingénieur John Naber, de l'Université de Louisville, qui travaille sur un moyen de donner au Dr. Harkema un contrôle indépendant de Medtronic. Cela va lui permettre de faire fonctionner l'appareil sans avoir à le réinitialiser entre les tentatives. Pour cela, le défi va être d'obtenir l'approbation de la FDA.
"Ce n'est pas comme un circuit intégré ou un produit commercial, en raison des exigences de la FDA pour les implants humains", a déclaré John Naber au IEEE Spectrum.
Un autre obstacle est de remplacer le Medtronic complètement par quelque chose de mieux adapté à leurs objectifs. Car cet appareil a été conçu pour traiter la douleur, de sorte que son courant est émis de façon plus large, moins précis que ce qui est souhaitable. Encore une fois, les correctifs sont en cours.
Deux autres patients du Dr. Harkema ont terminé leurs études initiales, se mettant debout avec succès, et ainsi confirmant pour le Dr. Harkema que sa méthode progresse, même si c'est lentement. Elle et son équipe n'ont pas encore annoncé si ces deux patients ont récupéré les mêmes fonctions que Rob Summers avait récupérées. Pour Dustin Shillcox, au moins, la perspective de quitter son fauteuil roulant - qui, dit-il, a été une grande source d'étonnement pour lui – fait qu'il est très impatient de cela.
"Je ne veux pas être trop optimiste, et je suis préparé à ce qu'il n'y ait aucun résultat", a-t-il dit. "J'espère que tout ce qu'ils découvrent grâce à cette recherche pourra au moins bénéficier à d'autres personnes."
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Spinal Cord Stimulation Sees Paralyzed Up And Walking, But Scientists Still Frustrated With Current Technology
By Chris Weller | Oct 25, 2013 01:05 PM EDT
While some victims of paralysis have come to embrace the wheelchair they now occupy, some still view the vehicle as a daily reminder that their motor functions aren’t what they used to be. But to add that “and they never will be either” may be overly presumptuous, as a bulk of scientific research now points to spinal cord stimulation (SCS) as the new frontier for getting people back on their feet — and more importantly, staying there.
SCS as a means to rehabilitate the paralyzed has been in use since the 1970s, when scientists pumped electricity by the truckload into patients’ spinal cords just to get them to take a single step. Since then, the process has become more refined. In 2011, a breakthrough was made by University of Louisville neuroscientist Dr. Susan Harkema when she restored a paralyzed man’s bladder, bowel, and sexual function through lower SCS on the first day of treatment. Now, Harkema has a handful of subjects on whom she tests the new procedure with promising results.
Modern incarnations of SCS rely on the body’s own processes rather than sheer force from the outside. Spinal cord neurons don’t receive signals solely from the brain: when a muscle moves, or a person centers her balance, the resulting feedback gets sent to the neurons. These processes help regulate movement in the same way scientists once thought could only be accomplished through high-voltage stimulation.
“It’s like putting a hearing aid on the spinal cord,” neurobiologist V. Reggie Edgerton, Harkema’s former mentor and current collaborator in the Louisville experiments, told IEEE Spectrum. “We’ve changed the physiological properties of the neural network so that now it can ‘hear’ the sensory information much better and can learn what to do with it.”
Admittedly, the first patient, Rob Summers, may have been an anomaly. His improvement outpaced even the most industrious lab rats. Still, it merited attention from the Food and Drug Administration (FDA), who granted Harkema four more patients to continue her studies. One of those patients was an outdoorsy Wyoming native named Dustin Shillcox.
Shillcox suffered, among other traumatic injuries, a broken back. His recovery was slow, and despite infections eventually dissipating and bones healing, he left the hospital paralyzed from the chest down.
Shillcox hasn’t enjoyed a rehab time as immediate as Summers. In fact, progress has been somewhat stagnant. But it’s not a matter of personal effort or scientific unknowns holding him back. Frankly, Harkema says, it’s the equipment.
Exploring The Possibilities
Paralysis is the result of blocked communication between the brain and spinal cord, more specifically in the bundle of neurons at the base of the spinal cord that coordinates with muscular movement. This means that if scientists can send a signal directly from that neural bundle, they can avoid worrying about the brain altogether. Unfortunately, the technology that taps into these neurons isn’t as sophisticated as it needs to be.
Harkema’s lab uses a Medtronic — a device used for pain management that’s approved by the FDA — that uses 16 electrode sensors surgically implanted in the subject’s epidural space near the spinal cord. Operating the device is simple, but operating it effectively is exhausting. Seventy-five minutes into trial-and-error combinations of electrodes — Harkema’s only option for deducing which connections produce the action of stepping — she finally removes the bungee cord that’s been supporting Shillcox’s weight. Now he stands. The cord had been bearing too great a load. She decided to try again the next day, without the cord.
Using the device to supply electricity to Shillcox’s spinal cord is tiresome mostly because Harkema must reset the machine to zero volts after each unsuccessful attempt. The electric field needs the safety for precautionary measures, but she argues it slows neural momentum. “You can get really close, and you think the person is almost standing independently, and if you could just shift the field a little you would have it,” she said. “But you can’t. You have to go to zero. And then everything starts over.”
The team has been dabbling in other alternatives. They’ve collaborated with California Institute of Technology engineer Joel Burdick to design an algorithm that removes some of the guesswork in choosing which electrodes to activate. They’ve also enlisted the help of electrical engineer John Naber, of the University of Louisville, who is working on a way to give Harkema independent control of the Medtronic. It’ll allow her to operate the machine without having to keep resetting it between attempts. Here, the challenge is FDA approval.
“It’s not like a commercial integrated circuit or product, because of the FDA requirements for human implants,” Naber told IEEE Spectrum.
Another obstacle is replacing the Medtronic altogether with something better suited to their goals. The device is meant to treat pain, so its current is emitted more broadly than is desirable. Again, the fixes are in the works.
Harkema’s other two subjects have completed their initial trials, standing up successfully and affirming for Harkema that her method is moving forward, if sluggishly. She and her team haven’t announced yet whether the same functions have returned in these subjects that returned in Summers. For Shillcox, at least, the prospect of getting out of his chair — which, he says, has been a great source of consternation — is one he’s very much looking forward to.
“I don’t want to be too optimistic, and I’m trying to be prepared for no results at all,” he said. “I hope that whatever they find from this research will at least benefit other people.”
Source : http://www.medicaldaily.com/spinal-cord-stimulation-sees-paralyzed-and-walking-scientists-still-frustrated-current-technology
--- Fin de citation ---
Autre article sur cette recherche clinique du Dr. Harkema : http://spectrum.ieee.org/biomedical/devices/spinal-stimulation-gets-paralyzed-patients-moving avec une vidéo du rat stimulé par l'équipe Suisse du Pr. Courtine et la stimulation de Dustin Shillcox par le Dr. Harkema.
Voici un extrait de cet article où le Pr. Courtine en parle :
--- Citer ---Cette avancée médicale, publiée dans The Lancet, a impressionné les médecins qui avaient déjà essayés la stimulation électrique des nerfs rachidiens sur des animaux de laboratoire et des personnes souffrant de lésions de la moelle épinière. Au cours des décennies de recherche, ils étaient parvenus très loin de ce niveau de réussite. "Cela n'avait jamais été fait avant", a dit Grégoire Courtine, qui dirige un laboratoire axé sur la réparation de la moelle épinière au Swiss Federal Institute of Technology de Lausanne. "Rob Summers est une récupération pionnière. Et ce qui m'a surpris, c'est que sa récupération a été supérieure à ce que nous avions observé chez les rats. C'était vraiment enthousiasmant pour moi de voir cela."
--- Fin de citation ---
TDelrieu:
Ça bouge dans cette voie de recherche ! :smiley:
--- Citer ---La stimulation nerveuse peut restaurer la fonction de la main après une lésion médullaire
29 novembre 2012
Jeudi 29 novembre (HealthDay News) – La stimulation non invasive des nerfs dans le cerveau et le poignet peut améliorer temporairement le mouvement des mains chez les personnes atteintes de lésions médullaires partielles, suggère une première étude.
L'étude, publiée le 29 novembre dans la revue Current Biology, a impliqué seulement 19 personnes avec des lésions médullaires qui ont partiellement endommagé leur capacité à bouger et à ressentir les bras et les mains. Les chercheurs n’ont examiné que les effets à court terme de la technique de la stimulation du nerf.
Mais ils disent que ces résultats sont une étape en vue d'aider les gens à retrouver un meilleur usage de leurs mains après une lésion de la moelle épinière.
Dans une future étape, ils envisagent le développement de dispositifs portables que les gens pourraient utiliser pour stimuler les nerfs et promouvoir des améliorations de plus longue durée de leur fonction musculaire.
«Mais nous sommes encore loin de cet objectif», a averti Monica Perez, coauteur de l'étude et professeur adjoint de médecine physique et de réadaptation à l'University of Pittsburgh School of Medicine.
Avant d’utiliser la technique en tant que thérapie proprement dite, les chercheurs ont besoin de savoir si elle peut permettre des changements durables dans la fonction de la main.
«Nous essayons de comprendre les mécanismes de cette plasticité, et comment nous pouvons rendre ces changements plus permanents», a dit Mme Perez.
Plus de la moitié des personnes qui survivent à des blessures de la moelle épinière ont des lésions à la colonne cervicale, la partie supérieure de la moelle épinière. Et cela provoque souvent des troubles dans les mains et les bras, a noté Perez.
Pour cette présente étude, elle et Karen Bunday de l’University of Pittsburgh ont combiné deux formes de stimulation nerveuse non invasive. La première était la stimulation électrique du nerf cubital au niveau du poignet. L'autre était la stimulation magnétique transcrânienne, où une bobine électromagnétique est placé près du cuir chevelu pour créer des courants électriques qui stimulent les cellules nerveuses ciblées - dans ce cas, dans la partie du cerveau relié à la fonction de la main.
Les chercheurs ont testé les effets de la combinaison sur 19 personnes atteintes de lésions médullaires cervicales et 14 personnes en bonne santé. Chaque participant a reçu 100 paires d'impulsions électriques pendant environ 20 minutes.
Perez et Bunday ont constaté que quand ils synchronisent précisément la stimulation des nerfs du cerveau et du poignet, des améliorations temporaires se produisent chez les participants, dans la force de leur main et dans leur capacité à saisir et bouger de petites baguettes.
Les effets durent jusqu'à 80 minutes après la stimulation.
D'autres techniques de stimulation sont actuellement à l'étude pour aider les gens à récupérer de leur lésion de la moelle épinière. Certains sont invasives: L'année dernière, des chercheurs de l'Université de Louisville dans le Kentucky ont publié dans The Lancet que des électrodes implantées le long de la colonne vertébrale avaient aidé un paralysé de 25 ans à réapprendre à marcher.
La tactique utilisée dans cette nouvelle étude combine des approches non invasives de stimulation nerveuse et se concentre sur le timing.
Les chercheurs ont constaté que les impulsions électriques du cerveau doivent être réglées précisément pour arriver à la moelle épinière une à deux millisecondes avant les impulsions au nerf du poignet. Et pour ce faire, la stimulation doit être adaptée à chaque participant à l'étude.
À l'avenir, il pourrait être possible d'utiliser cette approche dans les programmes de rééducation pour les personnes avec des lésions partielles de la moelle épinière - ou même de créer des appareils qui feraient ce travail à la maison, selon Perez.
Dr Robert Grossman, président de neurochirurgie au Methodist Neurological Institute de Houston, a confirmé qu'il existe un potentiel avec cette technique de «renforcer la réhabilitation» de certains patients. Il n'a pas été associé à l'étude.
Il a déclaré que les résultats confirment des recherches antérieures suggérant les avantages de «relever l'excitabilité des neurones moteurs" - les cellules nerveuses qui envoient les impulsions électriques aux muscles.
Comme Perez, Grossman incite à la prudence dans l'interprétation des résultats. Mais il dit que leur travail est encourageant.
"Les scientifiques font des progrès lents mais constants en vue d'aider les patients [avec une lésion de la moelle épinière] à récupérer une partie de leurs fonctions», a dit Grossman.
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:arrow: TEXTE ORIGINAL EN ANGLAIS
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Nerve Stimulation May Restore Hand Function After Spinal Injury
November 29, 2012
By Amy Norton
HealthDay Reporter
THURSDAY, Nov. 29 (HealthDay News) -- Noninvasive stimulation of nerves in the brain and wrist may temporarily improve hand movement in people with partial spinal cord injuries, an early study suggests.
The study, published Nov. 29 in the journal Current Biology, involved just 19 people with spinal cord injuries that had partially damaged their ability to move and feel their arms and hands. And it looked only at the short-term effects of the nerve stimulation technique.
But researchers say the findings are a step toward helping people regain better use of their hands after such injuries.
If further work pans out, they envision developing portable devices that people could use at home to stimulate nerves and promote longer-lasting improvements in their muscle function.
"But we're still far from that goal," cautioned Monica Perez, study co-author and an assistant professor of physical medicine and rehabilitation at the University of Pittsburgh School of Medicine.
Before the technique is used as an actual therapy, the researchers need to know if it can lead to lasting changes in hand function.
"We're trying to understand the mechanisms of this plasticity, and how we can make these changes more permanent," Perez said.
More than half of people who survive spinal cord injuries are left with damage to the cervical spine, the upper portion of the spinal cord. And that often causes impairments in the hands and arms, Perez noted.
For the current study, she and University of Pittsburgh colleague Karen Bunday paired two forms of noninvasive nerve stimulation. The first was electrical stimulation of the ulnar nerve in the wrist. The other was transcranial magnetic stimulation, where an electromagnetic coil is placed near the scalp to create electric currents that stimulate targeted nerve cells -- in this case, in the part of the brain connected to hand function.
The researchers tested the combination's effects on 19 people with cervical spinal cord injuries and 14 healthy people. Each participant received 100 paired electrical pulses over about 20 minutes.
Perez and Bunday found that when they precisely timed the stimulation of the brain and wrist nerves, temporary improvements occurred in the injured participants' hand muscle strength and their ability to grasp and move small pegs.
The effects lasted up to 80 minutes.
Other stimulation techniques are currently under study to help people recover from spinal cord injuries. Some are invasive: Last year, researchers at the University of Louisville in Kentucky reported in The Lancet that electrodes implanted along the spine had helped a paralyzed 25-year-old man learn to walk again.
The tactic used in the new study combines noninvasive nerve stimulation approaches and focuses on timing.
The researchers found that electrical pulses from the brain needed to be precisely timed to arrive at the spinal cord one to two milliseconds before pulses from the wrist nerve did. And to do that, the stimulation needed to be individualized for each study participant.
In the future, it might be possible to use the approach in formal rehab programs for people with partial spinal cord injuries -- or even create at-home devices that would do the job, according to Perez.
Dr. Robert Grossman, chairman of neurosurgery at the Methodist Neurological Institute in Houston, agreed that there is potential for this technique to "enhance the rehabilitation" of some patients. He was not associated with the study.
He said the findings confirm previous research suggesting benefits from "raising the excitability of motor neurons" -- spinal nerve cells that send impulses to muscle.
Like Perez, Grossman urged caution in interpreting the findings of an early study. But he said the work is encouraging.
"Scientists are making slow but steady progress toward helping [spinal cord injury] patients recover some of their function," Grossman said.
Source : http://health.usnews.com/health-news/news/articles/2012/11/29/nerve-stimulation-may-restore-hand-function-after-spinal-injury
--- Fin de citation ---
harbib:
Dr. Susan J. Harkema est directeur de la Fondation Reeve NeuroRecovery Network, professeur de neurochirurgie et de réadaptation de l'Université de Louisville, et directeur de recherche de l'University of Kentucky’s Spinal Cord Research Center and Frazier Rehab Institute.
Sa carrière s'est construite autour d'un concept de base en biologie humaine : il y a des faisceaux nerveux dans la moelle épinière qui contrôlent les fonctions principales, telles que la marche. Ces circuits sont intelligents en eux-mêmes ; ils ne nécessitent pas de connexion vers le cerveau. Harkema a travaillé avec des personnes blessés médullaires et a montré que le rétablissement de la fonction est possible - même chez des personnes complètement paralysées - en activant des circuits spinaux.
En 2011, avec son mentor Dr. Reggie Edgerton, de l'UCLA, Harkema a implanté un stimulateur épidural près de la moelle épinière lombaire du paraplégique Rob Summers. Étonnamment, il a retrouvé la fonction volontaire de la jambe lorsque la stimulation est en marche. Deux sujets supplémentaires ont depuis reçu un stimulateur épidural et un quatrième est prévu pour Janvier.
Harkema a déclaré que les résultats, qui seront publiés prochainement, sont tout aussi passionnant qu'étaient ceux de Rob Summers.
Texte original :
Susan J. Harkema, Ph.D., is director of the Reeve Foundation NeuroRecovery
Network®, professor of neurosurgery and rehabilitation at the University of
Louisville, and research director of the University of Kentucky’s Spinal Cord
Research Center and Frazier Rehab Institute. Her career has been built around a
basic concept in human biology: there are nerve bundles in the spinal cord that
control major functions, such as stepping. These circuits are smart on their own;
they don’t require connection to the brain. Harkema’s work with people with
spinal cord injuries has shown that recovery of function is possible – even in people
thought to be completely paralyzed – by activating spinal circuits. In 2011,
along with her mentor Reggie Edgerton, Ph.D., from UCLA, Harkema’s lab
implanted an epidural stimulator next to the lumbar spinal cord of paraplegic
Rob Summers. Surprisingly, he regained voluntary leg function when the stim was
on. Two more subjects have since received an epidural stimulator and a fourth is
set for January; Harkema said the results, to be published soon, are just as exciting
as Summers’ were. Harkema spoke with Reeve staffer Sam Maddox in her
office at Frazier Rehab, overlooking downtown Louisville.
patrickp:
Je vais peut être étonner certains mais je crois à la neurostimulation !!!!!!
D'ailleurs je l'utilise sur moi, dans mon cas la science ne peut plus grand chose ... bientôt 67 hivers
je suis né un 25 décembre.
Je l'utilise pour mes douleurs , et ça marche bien , bien que certains n'en veulent pas selon Sylvia qui
ne souffre pas.
Je l'utilise aussi pour me neurostimuler les muscles et même si je ne courre pas comme un lapin,
mes sensations évoluent dans mes jambes je sens de plus en plus les piqûres ou sur de plus en plus d'endroits.
Donc croyez , croyez..
Bien sur il y a quelques restrictions mas aujourd'hui je vais en rester la.
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