Une façon choquante de réparer le cerveau

Quand Emad Eskandar parle d'un de ses patients en neurochirurgie atteint de trouble obsessionnel-compulsif, il ne parle pas de quelqu'un qui organise sa collection de disques par couleur, taille et nom. Ou quelqu'un qui touche rituellement le bouton du poêle deux fois avant de quitter la maison et dit : Désolé, je suis un peu TOC.

Les patients TOC d'Eskandar prennent des douches de trois heures. Ils passent huit heures à nettoyer leur environnement avec de l'eau de Javel. Ils restent coincés devant le lavabo de leur chambre d'hôtel les jours de rendez-vous, incapables d'arrêter de se laver les mains jusqu'à ce que quelqu'un vienne les chercher. Le TOC affecte environ 2,5 millions d'adultes américains. Mais seuls ceux qui ont épuisé toutes les autres options de traitement - Luvox, Anafranil, Prozac, thérapie cognitivo-comportementale - se retrouvent sur la table d'opération d'Eskandar au Massachusetts General Hospital. À ce moment-là, ils sont suffisamment désespérés pour essayer presque n'importe quoi, même la stimulation cérébrale profonde (DBS), une option de dernier recours qu'Eskandar a passé les 15 dernières années à maîtriser et à affiner.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 2015

• Voir la suite du problème
• S'abonner

Lors d'une première intervention chirurgicale, Eskandar perce deux trous de la taille d'un centime dans le haut du crâne du patient et enfonce des électrodes de 42 centimètres de long à environ sept centimètres de profondeur dans la matière grise du cerveau. Lors d'une seconde opération, généralement quelques jours plus tard, il crée une poche sous la peau dans la poitrine ou l'abdomen, implante un dispositif incorporant une batterie et un générateur d'impulsions dans cet espace nouvellement créé, et fait passer un fil jusqu'au crâne, reliant avec les électrodes. Lorsqu'il est allumé, l'appareil émet un courant électrique qui stimule les fibres neurales transportant les informations des zones cérébrales primitives associées à la motivation vers le lobe frontal. Dans 50 % des cas d'Eskandar, un miracle s'ensuit : les obsessions et les compulsions s'estompent puis disparaissent.

Bien que le traitement semble extrême, à certains égards, ses patients atteints de TOC sont les plus chanceux. Il n'existe pas d'option de dernier recours approuvée par la FDA pour les millions d'Américains souffrant d'autres maladies psychiatriques, telles que la dépression, le trouble de stress post-traumatique ou la schizophrénie. Ou pour le trouble de la personnalité borderline et les lésions cérébrales traumatiques. Mais pour toutes ces conditions, cela pourrait bientôt changer.

En haut et en bas : le chirurgien principal, Emad Eskandar, étudie le scanner du cerveau du patient pour déterminer où placer les électrodes.

La stimulation cérébrale profonde est utilisée depuis près de deux décennies pour traiter les patients atteints de formes graves de la maladie de Parkinson (et depuis 2009 pour traiter un nombre beaucoup plus restreint de patients atteints de TOC). Pas moins de 125 000 personnes vivent avec des électrodes implantées dans leur cerveau. Dans le cadre de la Brain Initiative du président Obama, Eskandar codirige une équipe de médecins, de scientifiques et d'ingénieurs qui en est à un an dans un effort de 30 millions de dollars sur cinq ans pour utiliser le DBS pour traiter les troubles psychiatriques graves, dont la plupart ont été envisagés. trop complexe et mystérieux pour un tel système actuellement sur le marché. Des conditions telles que la schizophrénie, le SSPT et la dépression se caractérisent par des changements imprévisibles dans le cerveau qui entraînent des épisodes intermittents. Les apprivoiser nécessitera un nouveau type d'appareil capable non seulement de stimuler le cerveau, mais aussi de surveiller l'activité cérébrale en temps réel et de détecter des anomalies que, dans de nombreux cas, les neuroscientifiques n'ont pas encore identifiées.

Il appartiendra à Eskandar, et à l'équipe qu'il dirige avec son collaborateur de longue date du MGH, Darin Dougherty, d'identifier en quoi le cerveau des personnes souffrant de ces troubles diffère de celui des individus en bonne santé. Et ensuite, ils doivent déterminer quel type de schémas de stimulation électrique pourraient être utilisés pour les réparer. Nous visons quelque chose de ridiculement ambitieux, reconnaît-il.

Les ingénieurs de l'autre côté de la rivière Charles au laboratoire Draper travaillent en étroite collaboration avec Eskandar pour développer le matériel nécessaire. Ils ont construit un prototype de système DBS qui sera capable d'enregistrer des signaux provenant de centaines de sites profonds dans le cerveau et à sa surface. L'appareil utilisera un logiciel de reconnaissance de formes pour détecter une activité anormale associée à des états mentaux pathologiques ; ensuite, il stimulera des zones du cerveau en réponse. Les ingénieurs de Draper sont en train de fabriquer une version miniaturisée de l'appareil, qu'ils espèrent tester chez l'homme dès 2016.

La plupart des psychiatres conviennent que de nouveaux traitements pour la maladie mentale sont désespérément nécessaires. Les médicaments existants pour les troubles cérébraux sont souvent inefficaces et produisent fréquemment des effets secondaires gênants. L'une des raisons est que les médicaments modifient la chimie de l'ensemble du cerveau, pas seulement la zone d'intérêt, modulant le comportement de neurones par ailleurs sains (voir Shining Light on Madness, juillet/août 2014).

Avec la stimulation électrique, en revanche, les médecins peuvent cibler des populations discrètes de neurones, limitant le traitement à de petites zones isolées du cerveau qui causent les problèmes. DBS nous permet d'entrer dans le circuit réel dont nous savons qu'il est impliqué dans une condition, et nous le stimulons et le faisons se déclencher ou non de la manière que nous le voulons, explique Dougherty, le psychiatre qui a fait équipe avec Eskandar pour diriger Mass. General's Division of Neurotherapeutics, le centre le plus achalandé du pays pour le traitement chirurgical psychiatrique. C'est le jour et la nuit en termes de robustesse.

Pour traiter les affections cérébrales de cette manière, bien sûr, les chirurgiens doivent identifier et comprendre les circuits précis qui les provoquent, ce qui, dans de nombreux cas, n'a pas encore été fait. Bien que les neuroscientifiques aient beaucoup appris sur l'organisation et le fonctionnement des circuits cérébraux, il a rarement été possible de regarder ces circuits fonctionner en temps réel. Mais Eskandar et Dougherty affirment que la technologie qu'ils conçoivent et testent ouvrira cette possibilité. Selon eux, l'enregistrement simultané de plusieurs patchs de neurones pendant de longues périodes leur permettra de transformer la façon dont nous définissons et comprenons les différents types de maladies mentales et, plus important encore, mènera enfin à des moyens plus efficaces de les traiter.

Calmer les eaux

Les médecins expérimentent l'électricité pour traiter les troubles cérébraux depuis l'Antiquité, appliquant même dans certains cas des raies électriques sur le crâne. Mais DBS est né dans une salle d'opération française en 1987, lorsqu'un neurochirurgien nommé Alim Louis Benabid a fait une découverte fortuite alors qu'il s'apprêtait à opérer un patient souffrant de tremblements incontrôlables.

Emad Eskandar et son équipe préparent un dispositif métallique appelé cadre stéréotaxique CRW, qui aidera à guider le processus.

Pendant des décennies, la technique du dernier soupir pour ces patients était extrême mais souvent assez efficace : les chirurgiens du cerveau perçaient simplement des trous dans le crâne et enlevaient les zones du cerveau supposées être à l'origine du problème. L'approche a parfois été utilisée pour d'autres troubles du mouvement, ainsi que pour l'épilepsie sévère et certaines maladies mentales. Ce jour-là en 1987, Benabid prévoyait de retirer un morceau du thalamus de son patient, une structure en forme de noix située au plus profond du cerveau. En détruisant ou en lésant une partie du tissu, il avait l'intention de couper la source des impulsions électriques parasites descendant les fibres nerveuses périphériques du corps et faisant trembler la main de son patient.

La chirurgie cérébrale de toute sorte, bien sûr, est une proposition à enjeux élevés. Les erreurs de calcul peuvent entraîner la paralysie, la cécité, voire la mort. Pour éviter les surprises, Benabid a pris une précaution chirurgicale courante : il a gardé son patient éveillé dans la salle d'opération, ce qui est possible car il n'y a pas de récepteurs neuronaux de la douleur. Il a inséré une sonde électrique dans la partie du cerveau qu'il avait l'intention d'enlever. Puis il a délivré une impulsion et a surveillé le patient de près pour s'assurer que la stimulation n'avait pas d'effets imprévus. C'est une technique que les neurochirurgiens utilisent depuis plus d'un demi-siècle pour vérifier que la zone qu'ils sont sur le point d'enlever ne remplit pas une fonction essentielle ; le petit courant dans l'électrode provoque l'activation des neurones qui l'entourent, révélant le rôle, le cas échéant, qu'ils jouent dans les processus corporels.

En 1987, les neuroscientifiques avaient mis au point un protocole que Benabid a heureusement décidé d'ignorer. Au lieu de stimuler le cerveau de son patient à une fréquence de 50 hertz, il tourna le bouton jusqu'à près de 100 hertz. Lorsqu'il a appliqué l'électrode sur sa cible, quelque chose d'inattendu s'est produit : la main du patient a cessé de trembler, pour la première fois depuis des années. Lorsque Benabid a coupé le courant, les secousses ont repris. Quand il l'a rallumé, il s'est de nouveau arrêté. La stimulation à haute fréquence, réalisa-t-il, calmait en quelque sorte les signaux gênants.

Le chirurgien est prêt à insérer délicatement les électrodes à l'endroit ciblé dans le cerveau.

En 1991, il a publié un article détaillant son utilisation du DBS pour traiter les tremblements des deux côtés du corps. Il a poursuivi avec un autre article historique démontrant qu'il pouvait atténuer bon nombre des autres symptômes débilitants de la maladie de Parkinson, notamment le ralentissement des mouvements et la rigidité musculaire. La Food and Drug Administration des États-Unis a approuvé le DBS pour une utilisation dans les tremblements en 1997 et pour la maladie de Parkinson en 2002. Il a maintenant été utilisé sur des dizaines de milliers de patients.

Même ainsi, des années plus tard, les scientifiques débattent toujours de la raison pour laquelle DBS fonctionne. Les scientifiques savaient depuis longtemps que des tremblements incontrôlables étaient en quelque sorte causés lorsque des signaux errants émanant de structures profondes du cerveau activaient en permanence des zones du cortex moteur contrôlant les mouvements du corps. Dans les années 1980, ils savaient même ce qui provoquait ces signaux dans la maladie de Parkinson - des quantités insuffisantes d'un agent de signalisation chimique appelé dopamine dans des structures appelées ganglions de la base. Pendant des décennies, cependant, l'organisation des ganglions de la base et d'autres caractéristiques des couches internes du cerveau est restée largement une question de spéculation.

Benabid a émis l'hypothèse que la stimulation des neurones supprimait l'activité anormale. Au cours de la dernière décennie dans les études animales, les neuroscientifiques ont mesuré plus précisément la production neuronale et ont découvert que le DBS semble, au contraire, stimuler l'activité. Philip Starr, neurochirurgien à l'Université de Californie à San Francisco, spécialisé dans les troubles du mouvement, a formulé une théorie de premier plan : il pense que le DBS fonctionne en désynchronisant les schémas de tir dans les circuits.

Tout comme l'énergie se déplaçant à travers l'océan, les signaux électriques traversant le cerveau voyagent par vagues. Et comme dans une tempête océanique, une grosse vague se déplaçant à la bonne vitesse peut subsumer toutes les petites vagues sur son passage. Dans la maladie de Parkinson, l'activité anormale se construit sur elle-même, créant des vagues d'activité pathologiques qui prennent le contrôle du circuit, noyant toute autre activité. DBS brise à nouveau ces ondes, permettant au circuit de se déverrouiller et à des signaux plus petits de passer.

Quel que soit le mécanisme derrière la DBS, ce n'était qu'une question de temps avant que les chercheurs commencent à réfléchir à la façon dont ils pourraient étendre la technique pour traiter d'autres troubles cérébraux, en particulier les maladies mentales incurables.

Dépression

Le jour où je visite la salle d'opération d'Emad Eskandar à la messe générale, son patient est allongé sur une civière, vêtu d'un vernis à ongles bleu foncé festif. Le patient est tourmenté par le TOC et n'a pas répondu à toutes les autres options de traitement. Maintenant, elle est anesthésiée au milieu de plateaux de scalpels et de ciseaux métalliques brillants, et les infirmières l'ont drapée dans un drap blanc. Ils lui ont également rasé la tête et, à l'aide de pinces et de vis, ont fixé un cadre solide en forme de boîte sur son front et les côtés de son crâne. Chaque branche de la monture est gravée des minuscules chiffres d'une règle, au millimètre près. Les chiffres permettront à Eskandar d'aligner avec précision les fils métalliques creux qu'il prévoit d'enfoncer dans le cortex de sa patiente et au centre de son cerveau, en suivant une route directe vers sa cible.

La chirurgie commence par le forage de trous de la taille d'un centime dans le crâne, à travers lesquels les électrodes seront insérées.

Cependant, le neurochirurgien doit d'abord tracer cette route. Eskandar est assis à proximité dans des gommages, un masque chirurgical poussé avec précaution sur son bonnet chirurgical bleu, et déplace le pointeur de la souris sur un point au centre de l'une des quatre images affichées sur un moniteur, représentant le cerveau du patient. Chaque image est prise sous un angle différent. C'est parfait, vous voulez être ici, dit-il à un jeune chirurgien. C'est votre point d'entrée.

Eskandar a implanté des électrodes chez des dizaines de patients souffrant de TOC ; il a été parmi les premiers neurochirurgiens à commencer à effectuer l'intervention de manière expérimentale, bien avant qu'elle ne soit approuvée pour une utilisation généralisée par la FDA en 2009. C'était exactement le type d'opportunité qu'il espérait lorsqu'il a décidé d'aller à l'école de médecine.

Il avait excellé en mathématiques et en physique au lycée et était entré à l'Université du Nebraska avec l'intention de devenir ingénieur chimiste. Mais cela a changé lorsqu'il a obtenu un travail de nuit dans un établissement psychiatrique, supervisant des patients souffrant de crises psychotiques aiguës. Les patients qu'il a rencontrés ont fait une profonde impression. Il y avait le professeur de mathématiques avec un doctorat de Northwestern, désespérément confus par ses propres délires. Eskandar se souvient également d'un gars échevelé de son âge, qui a entendu des voix dans les chansons de Van Halen et a une fois sauté la clôture pendant une période de loisirs en plein air alors qu'Eskandar ne faisait pas attention. La police a retrouvé le patient quelques heures plus tard, debout au milieu de l'autoroute, dirigeant la circulation avec une fourche.

Eskandar était fasciné par l'ampleur de ces délires et étonné par le peu de connaissances des médecins sur la maladie mentale. C'était une sensation très différente de celle d'un hôpital ordinaire, se souvient-il. C'était comme: 'Est-ce que quelqu'un sait vraiment ce qui se passe?' Il a postulé à la faculté de médecine dans l'espoir de percer les mystères du cerveau. Après un passage à la recherche sur le cerveau aux National Institutes of Health, il a obtenu une résidence au Mass. General Hospital au moment même où la FDA approuvait la première utilisation de la stimulation cérébrale profonde pour les troubles du mouvement. Après avoir diverti et surveillé des patients atteints de troubles cérébraux quelques années plus tôt, il s'est retrouvé à les opérer et, ce faisant, il a eu l'occasion de mesurer leur activité neuronale et de se joindre à la chasse aux causes d'un comportement aussi bizarre. Il est resté à la messe générale après la fin de sa résidence.

Maintenant, Eskandar se tient au-dessus du cuir chevelu nu du patient TOC, marquant ses points d'entrée avec un Sharpie. Ensuite, il enclenche une pièce jointe sur le cadre métallique entourant la tête du patient, ajuste l'angle pour aligner les chiffres et fait savoir à l'assemblée d'infirmières, de résidents et d'autres observateurs qu'il est prêt. En quelques minutes, il a ouvert deux trous de forage dans le crâne de la patiente et a utilisé la plate-forme de tête pour piloter deux longs tubes métalliques creux à travers les couches externes de son cerveau et au milieu de la matière grise. Dans les tubes, il glisse une paire d'électrodes fines qui seront connectées à l'appareil qu'il envisage d'implanter plus tard. Ensuite, il retire les tubes, pique les fils d'électrode dans le cuir chevelu à l'aide de fils de soie et remplit les trous de forage avec du ciment à prise rapide.

Le dispositif à implanter dans le corps du patient est efficace pour traiter le TOC. Mais il utilise une technologie qui existe depuis des décennies, et le neurochirurgien vétéran est certain que lui et d'autres cliniciens n'ont fait qu'effleurer la surface de ce qui pourrait être possible une fois que les technologies d'aujourd'hui mettront à niveau les systèmes DBS disponibles dans la salle d'opération. Pensez à ce qui s'est passé au cours des 20 dernières années en termes de miniaturisation et de loi de Moore et tout, dit Eskandar. Vous avez cet appareil qui est sorti dans les années 90. Quand il a été conçu dans les années 1980, je n'avais même pas de téléphone portable.

L'équipe d'Eskandar regarde des enregistrements capturant l'activité de neurones uniques dans le cerveau du patient. Pendant l'opération, le patient subit des tests pour aider à cartographier ses circuits neuronaux.

Le nouveau système en cours de développement chez Draper, qu'Eskandar et ses collègues de Mass. General ont aidé à concevoir, pourra collecter des données à partir de 320 électrodes, y compris plusieurs groupes de capteurs placés sur la couche externe du cerveau, et délivrer une stimulation en conséquence. . Au lieu d'un processeur volumineux implanté dans la poitrine ou l'abdomen d'un patient, l'appareil sera composé d'un hub central miniaturisé, plus petit qu'un téléphone portable, avec une batterie intégrée. Le tout sera suffisamment compact pour s'adapter parfaitement à l'arrière du crâne. Le moyeu du crâne se fixera à jusqu'à cinq satellites électroniques en céramique et en titane qui sont suffisamment petits pour s'adapter à des trous de bavure de la taille d'un centime percés dans le haut du crâne. Chacun de ces satellites collectera et relayera les données des électrodes qui seront connectées aux capteurs ou aux dérivations profondes du cerveau. L'équipe a également créé une station de base distante qui communique sans fil avec le hub du crâne ; il peut recharger la batterie du hub et analyser les données qu'il a stockées au cours de la journée.

Le nouvel appareil, avec ses multiples fils et capteurs, pourrait être essentiel si Eskandar et ses collègues veulent étendre la technologie à la dépression et à d'autres troubles mentaux plus compliqués. Au milieu des années 2000, lui et Dougherty ont obtenu l'autorisation de mener un essai utilisant le DBS pour traiter la dépression. Les résultats, dans certains cas, ont été remarquables, laissant entrevoir le potentiel que l'équipe tente maintenant de réaliser. Mais dans de nombreux autres cas, le traitement était désespérément inefficace. Un appareil plus avancé pourrait signifier des interventions beaucoup plus précises adaptées aux patients individuels et, peut-être, un traitement efficace pour un groupe plus large de personnes.

Leur premier patient avait essayé tous les médicaments que la science avait à offrir, sans parler de 30 cycles d'électroconvulsivothérapie. Elle s'appelait Liss Murphy, et au moment où elle a rencontré Dougherty en 2006, elle était désespérée. Quelques années plus tôt, elle était une responsable des relations publiques dynamique d'une trentaine d'années vivant à Chicago. Mais la dépression l'avait rendue incapable de parler en quelques semaines, la laissant à peine capable de parler. Un jour, elle a quitté le travail et n'est jamais revenue. Forcée de déménager dans la région de Boston en 2004, elle s'est retrouvée à l'hôpital McLean.

Après qu'Eskandar ait opéré Murphy, elle a commencé un rétablissement étonnant. Elle a pu reprendre ses relations avec ses amis et sa famille. Elle a eu un fils et a de nouveau connu le bonheur, le rire et la joie pour la première fois depuis des années. La puissance de l'approche lui a été révélée en 2012, lorsqu'une infection a obligé les médecins à éteindre l'appareil de Murphy pendant plusieurs mois. En quelques jours, sa dépression est revenue; mais lorsque l'appareil a été rallumé, dit-elle, elle a subi une puissante transformation physique.

C'était juste une vague de chaleur qui montait à travers vous, et je pouvais dire que c'était allumé, dit-elle. Je me suis réveillé le lendemain et c'était un tout nouveau monde. Les couleurs à l'extérieur étaient plus vives. Mon fils et moi sommes allés à l'heure du conte. Cela faisait des mois que lui et moi n'avions rien fait. Tout était à nouveau nouveau, et c'était comme si j'étais arrivé de l'autre côté.

Inspirés, Dougherty et Eskandar ont élargi leurs essais et ont obtenu des résultats similaires avec un certain nombre d'autres patients (mais certainement pas tous). À ce moment-là, un effort parallèle pour utiliser le DBS contre la dépression était déjà en cours. En mars 2003, Helen Mayberg, neurologue alors à l'Université de Toronto, avait implanté un dispositif DBS chez un patient souffrant de dépression, le plaçant dans une bande étroite d'une structure cérébrale appelée le cingulaire sous-génal. Elle a publié un article dans la revue Neurone en 2005, un an avant l'opération de Murphy, rapportant des résultats chez six sujets (elle a suivi cela avec un groupe de 20, qui sont toujours suivis aujourd'hui). Comme Murphy, certains d'entre eux avaient été pratiquement catatoniques avant la chirurgie mais se sont rétablis.

Le succès initial de Mayberg avec DBS, ainsi que le travail du groupe d'Eskandar et Dougherty, ont alimenté l'espoir que l'appareil obtiendrait bientôt l'approbation de la FDA pour une maladie affectant des millions d'Américains. Les deux groupes avaient un taux de réponse d'environ 50%, avec une rémission dans un tiers des cas, selon Dougherty. Mais les grands essais mandatés par la FDA avant que le traitement ne puisse être approuvé nécessitaient des groupes témoins pour mesurer les effets placebo. Les expérimentateurs ont implanté des dispositifs DBS chez tous les volontaires ; puis ils ont assigné au hasard la moitié à un protocole standard de stimulation et l'autre moitié à un protocole dans lequel l'électrode n'est jamais allumée. Après avoir analysé les résultats préliminaires, la FDA a interrompu les deux essais. Nous avons fini par avoir un effet placebo assez élevé, dit Dougherty. Mais cela a certainement fonctionné chez certaines personnes.

Eskandar et Dougherty ont vu trop de récupérations remarquables pour ignorer le traitement. Mayberg reste également un fervent partisan du pouvoir du DBS pour traiter la dépression. Tous les trois, cependant, pensent qu'un système DBS plus sophistiqué du type que Draper est en train de développer est susceptible de rendre la thérapie plus efficace. La raison est simple : les problèmes qui surviennent dans la dépression et d'autres troubles psychologiques ne se limitent pas à une seule localisation anatomique. Ce sont des maladies des circuits neuronaux et présentent généralement des tableaux complexes de symptômes, qui peuvent varier en fonction de la ou des parties du circuit qui sont affectées. Cela signifie qu'il existe différentes variétés de dépression et différentes variétés de patients souffrant de dépression ; chaque personne peut réagir différemment selon où, quand et comment le cerveau est stimulé.

Un membre de l'équipe chirurgicale évalue le patient avec l'électrode DBS implantée, évaluant les avantages et les effets secondaires de la procédure.

Ces dernières années, Mayberg a commencé à cartographier les connexions complexes rayonnant à partir de l'endroit qu'elle cible dans DBS, une région appelée zone 25. En travaillant à rebours, elle espère rétroconcevoir le circuit et identifier tous ses hubs et composants. Avec un appareil plus complexe capable de détecter et de stimuler dans plusieurs domaines, pense-t-elle, il pourrait être plus faisable d'adapter les interventions à différents sujets, en adaptant les schémas de stimulation à leurs symptômes spécifiques et à leurs schémas d'activation neuronale.

Eskandar et Dougherty, quant à eux, ont des ambitions encore plus larges. Ils espèrent développer des thérapies pour toute une série d'autres troubles mentaux si complexes que les traiter avec la génération actuelle d'appareils unidirectionnels rudimentaires serait pratiquement inimaginable.

Couleurs révélatrices

Assis dans le laboratoire d'Eskandar, je regarde une image 3D en rotation d'un crâne translucide et du cerveau qu'il contient. Dans le cerveau noir et blanc, des schémas d'activation neuronale distincts sont mis en évidence dans trois couleurs différentes : turquoise, orange et magenta. Pour créer les images, les collègues d'Eskandar ont utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI), une technique qui suit les changements dans l'activité neuronale en mesurant le flux sanguin vers différentes zones du cerveau. La turquoise représente les schémas d'activation cérébrale enregistrés chez un sujet sain alors qu'il effectuait une tâche spécifique. L'orange et le magenta représentent les schémas d'activation enregistrés dans le cerveau de deux patients psychiatriques alors qu'ils effectuaient la même tâche. Les trois modèles semblent différents. Bien que les patients orange et magenta aient tous deux reçu un diagnostic de dépression majeure, chacun souffre d'une condition supplémentaire : l'un souffre de SSPT et l'autre d'un trouble anxieux généralisé.

Ces troubles, par définition même, sont des constellations de symptômes, dit Dougherty. C'est pourquoi, soutient-il, un traitement plus précis, mieux adapté à chaque patient, pourrait faire toute la différence. Il n'y a pas de point de dépression, dit-il. Il n'y a pas de point SSPT. Il n'y a pas de point de trouble de la personnalité borderline.

En utilisant le système DBS actuellement disponible, explique Eskandar en montrant les schémas cérébraux des deux patients déprimés, la stratégie de traitement consisterait simplement à allumer une électrode et à stimuler la même zone du cerveau pour les deux patients. Le système DBS avancé que Dougherty et Eskandar développent avec Draper, en revanche, sera capable de détecter des schémas anormaux d'activité cérébrale en temps réel et de stimuler les zones affectées. Ils doivent s'adapter lorsque de nouveaux modèles apparaissent, en appliquant à chaque fois une décharge électrique au bon endroit.

Eskandar attire à nouveau mon attention sur l'écran. Les trois scanners cérébraux que nous examinons, me dit-il, ont tous été enregistrés pendant que les patients effectuaient une tâche qui mesurait leur capacité à calmer les zones émotionnelles du cerveau et à répondre à une question nécessitant concentration et clarté mentale. Eskandar souligne l'un des schémas d'activation cérébrale des patients déprimés, expliquant qu'il s'agit du même schéma que l'on trouve habituellement chez les patients présentant des symptômes de SSPT. La partie du cerveau axée sur les émotions appelée l'amygdale est en pleine activité. Il tire beaucoup plus vigoureusement que les amygdales des patients normaux effectuant cette même tâche. C'est comme si la partie émotionnelle du cerveau de ce patient hurlait, noyant tout le reste.

Imaginez, suggère Eskandar, si nous pouvions simplement passer outre cette réaction, en activant et désactivant manuellement les zones appropriées. En fait, il a déjà tenté de démontrer cela chez un patient qui s'est fait implanter des électrodes en préparation d'une intervention chirurgicale pour traiter l'épilepsie (les neurochirurgiens utilisent souvent cette technique pour surveiller l'activité et vérifier l'emplacement précis d'où proviennent les crises). Eskandar et son équipe ont pu augmenter la réponse émotionnelle du patient à une image d'un visage humain en stimulant l'amygdale, et ils ont pu atténuer cette réponse en stimulant une zone différente, le cortex cingulaire antérieur dorsal.

L'équipe espère concevoir toute une série de nouveaux traitements DBS : les électrodes de l'appareil seront insérées à des endroits choisis en fonction de la constellation de symptômes de chaque personne, et les anomalies particulières des circuits cérébraux détermineront où le courant sera activé. Eskandar est optimiste quant aux perspectives de traitement de la dépression avec ces nouveaux outils. Il a également de grands espoirs pour le traitement du SSPT et du trouble anxieux généralisé. Il est même satisfait des possibilités de traitement de la toxicomanie, de la schizophrénie et des lésions cérébrales traumatiques. Mais il reconnaît que certaines des conditions que lui et Dougherty envisagent de cibler, telles que le trouble de la personnalité limite, restent de longue haleine. Même dans le seul trouble psychiatrique pour lequel le DBS est approuvé par la FDA, le TOC, le taux de réussite oscille toujours autour de 50 %, un rappel brutal des défis qui nous attendent.

En effet, Eskandar et Dougherty ne se font aucune illusion. Le cerveau humain reste l'un des systèmes biologiques les plus énigmatiques et les plus complexes connus. Et à bien des égards, nos efforts pour le comprendre en sont encore à leurs balbutiements. D'ici la fin de cette année, dit Eskandar, il espère démontrer que le nouveau système peut être programmé pour détecter un modèle spécifique d'activité cérébrale et y répondre. C'est un test relativement simple de la technologie. Même ainsi, le succès n'est pas assuré. Je suis sûr que ça ne marchera pas la première fois, ou probablement même la troisième fois, dit-il. Mais ça finira par marcher. Et nous continuerons d'essayer jusqu'à ce que nous réussissions.

Adam Piore est un journaliste indépendant basé à New York.

cacher