Des chercheurs ont mis au point un système d'IA de stimulation cérébrale pour traiter les troubles mentaux
Dans une étude pilote sur l'humain, des scientifiques de la Faculté de médecine de l'Université du Minnesota et de l'Hôpital général du Massachusetts ont montré qu'il est possible d'améliorer certaines fonctions du cerveau humain liées à l'autocontrôle et à la souplesse de l'esprit, en combinant l'intelligence artificielle à une stimulation électrique ciblée du cerveau.
Le docteur en médecine Alik Widge, professeur associé au département de psychiatrie et membre du Groupe médical d'étude de la toxicomanie à la Faculté de médecine, est l'auteur principal de l'étude publiée dans la revue Nature Biomedical Engineering. Les résultats proviennent d'une étude sur l'humain menée à l'Hôpital général du Massachusetts à Boston auprès de 12 patients épileptiques ayant subi une opération du cerveau. On leur a pratiqué une procédure au cours de laquelle des centaines de minuscules électrodes sont placées dans tout le cerveau afin d'enregistrer son activité et de déterminer la source des crises.
«Le déficit de contrôle cognitif, c'est-à-dire de la capacité à maintenir la réponse dominante par défaut au profit d'un choix plus adapté, est fréquent dans la dépression, l'anxiété, l'addiction et d'autres troubles mentaux. Nous apportons ici la preuve que chez des patients suivis pour une épilepsie intracrânienne, la stimulation directe avec retour de la capsule interne ou du striatum, en particulier de ses régions dorsales, améliore le contrôle cognitif pendant une tâche de conflit. Un renforcement du contrôle cognitif avec retour pourrait corriger les déficits cognitifs sous-jacents et aider à traiter les troubles mentaux graves», indique l'étude.
Dans cette étude, Widge a collaboré avec Sydney Cash de l'Hôpital général du Massachusetts, docteur en médecine et spécialiste de la recherche sur l'épilepsie, ainsi qu'avec Darin Dougherty, docteur en médecine et spécialiste de la stimulation cérébrale clinique. Ensemble, ils ont identifié une zone du cerveau, la capsule interne, dont la stimulation par une faible quantité d'énergie électrique améliorait les fonctions mentales des patients. Cette partie du cerveau est responsable du contrôle cognitif, c'est-à-dire du passage d'une façon de penser ou de se comporter à une autre, processus perturbé dans la plupart des troubles mentaux.
« Prenons l'exemple d'une personne souffrant de dépression, qui n'arrive tout simplement pas à se débarrasser d'une pensée négative « coincée ». Comme celle-ci joue un rôle clé dans la maladie mentale, trouver un moyen de l'améliorer pourrait devenir une nouvelle méthode puissante de traitement de ces maladies »
L'équipe a mis au point des algorithmes spéciaux permettant, après la stimulation, de suivre les capacités de contrôle cognitif des patients à la fois d'après leurs actions et directement d'après leur activité cérébrale. La méthode de contrôle augmentait la stimulation chaque fois que les patients obtenaient de moins bons résultats aux tests de contrôle cognitif en laboratoire.
« Ce système peut lire l'activité cérébrale, la « décoder » lorsque le patient rencontre des difficultés, et appliquer une petite impulsion de stimulation électrique au cerveau pour l'aider à surmonter cette difficulté. J'utilise souvent l'analogie du vélo électrique. Quand quelqu'un pédale mais peine, le vélo le ressent et renforce l'effort. Nous avons fait l'équivalent pour les fonctions mentales humaines »
L'étude montre pour la première fois que :
- une fonction mentale humaine liée à un trouble psychique peut être améliorée de façon fiable grâce à une stimulation électrique précisément ciblée
- certaines parties de la structure de la capsule interne du cerveau sont particulièrement efficaces pour améliorer les fonctions cognitives
- l'algorithme à retour utilisé comme contrôleur était deux fois plus efficace qu'une stimulation à des moments aléatoires
Certains patients, en plus de l'épilepsie, présentaient une forte anxiété. Après la stimulation cognitive, ils ont indiqué que leur anxiété avait diminué, car ils pouvaient se détourner du stress et se concentrer sur ce qu'ils voulaient. Selon Widge, cela suggère que cette méthode pourrait être utilisée pour traiter les patients souffrant d'une anxiété sévère et résistante aux médicaments, de dépression ou d'autres troubles.
« Il pourrait s'agir d'une approche entièrement nouvelle du traitement des troubles mentaux. Au lieu d'essayer de supprimer les symptômes, nous pourrions donner aux patients un outil qui leur permet de contrôler leur propre conscience. Nous pourrions leur redonner la place du « conducteur » et leur faire ressentir une nouvelle sensation de libre arbitre »
L'équipe de chercheurs se prépare aujourd'hui à des essais cliniques. Comme l'objectif d'amélioration du contrôle cognitif a déjà été approuvé par la Food and Drug Administration pour la stimulation cérébrale profonde, Widge a déclaré que cette étude pourrait être réalisée avec les outils et dispositifs existants, une fois l'essai officiellement approuvé, et que le transfert de cette aide vers la pratique médicale courante pourrait être rapide.
« Le plus remarquable dans ces résultats est que nous pouvons désormais mener des essais cliniques pour démontrer encore davantage l'efficacité, puis, espérons-le, passer à l'aide aux patients résistants aux traitements, qui ont désespérément besoin d'interventions supplémentaires pour soigner leurs maladies »
