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Une prothèse pour l'équilibre
Imaginez un monde où la terre vacille à chaque pas, où vous ne pouvez pas distinguer le haut du bas dans une pièce sombre, ou où marcher sur un tapis moelleux vous fait perdre l'équilibre. C'est la réalité pour les personnes qui ont perdu la fonction du système vestibulaire, une partie de l'oreille interne qui contrôle l'équilibre.
Des neuroscientifiques de la Massachusetts Eye and Ear Infirmary, à Boston, se préparent à tester une nouvelle prothèse qui pourrait aider. Dans un mois, Dan Merfeld actionnera l'interrupteur d'un dispositif expérimental implanté dans un singe rhésus dont le propre système vestibulaire a été désactivé. Merfeld et son collaborateur Richard Lewis espérons que l'appareil fera pour équilibrer ce que l'implant cochléaire a fait pour l'audition. Si nous pouvons montrer que nous pouvons améliorer l'équilibre chez les singes, ce serait un stimulus pour passer aux essais cliniques, déclare Lewis, scientifique et otoneurologue (un neurologue spécialisé dans les maladies de l'oreille).
L'implant cochléaire – un appareil électronique implanté chirurgicalement qui donne aux personnes sourdes une sensation sonore – a été la prothèse neurale la plus réussie à ce jour. Merfeld, Lewis et d'autres exploitent les technologies développées pour cet implant afin de créer une prothèse similaire pour le système vestibulaire.
L'oreille interne fonctionne comme un gyroscope. Trois structures orientées orthogonalement, appelées canaux semi-circulaires, détectent l'orientation de la tête via le mouvement du fluide dans les canaux. Les nerfs connectés à ces structures envoient un train de signaux neuronaux au cerveau, qui intègre ces informations avec des signaux visuels et d'autres signaux pour maintenir l'équilibre et stabiliser la vision, par exemple pour garder nos yeux concentrés sur un point pendant que nous marchons, éliminant ainsi la nervosité. , effet de caméra de poche que nous pourrions autrement percevoir. Lorsque le système vestibulaire est anéanti, de graves problèmes d'équilibre peuvent en résulter. Un tel trouble est parfois un effet secondaire des antibiotiques. Elle peut également être causée par un traumatisme, une infection et certaines maladies. Par exemple, plus de 500 000 personnes aux États-Unis souffrent de la maladie de Ménière, une maladie particulièrement débilitante de l'oreille interne.
Les patients peuvent rester avec des symptômes de déséquilibre, qui sont parfois paralysants, pour toujours, dit Timothy E. Hullar , oto-rhino-laryngologiste à la Washington University School of Medicine, à St. Louis. En tant que clinicien avec un certain nombre de patients présentant une perte vestibulaire bilatérale, je suis très heureux de penser que dans quelques années, les prothèses pourraient être une option de traitement.
La relative simplicité du système vestibulaire en fait une cible idéale pour la prothèse. Le canal orienté horizontalement, par exemple, détecte un mouvement gauche-droite, tel qu'une secousse négative de la tête. Les neurones qui se connectent à ce canal envoient des impulsions électriques au cerveau à un rythme élevé lorsque la tête tourne vers la gauche et à un rythme faible lorsqu'elle tourne vers la droite. La prothèse de Merfeld imite ce système de signalisation : un capteur de mouvement sur la tête mesure la rotation, envoyant cette information à un microprocesseur qui la convertit en impulsions électriques, qui sont transférées à une électrode implantée dans l'oreille interne.
Des recherches antérieures ont montré que l'appareil peut aider les singes écureuils dont une partie de leur système vestibulaire est rendue dysfonctionnelle. Lorsque l'appareil a été allumé, le réflexe vestibulaire des singes s'est amélioré, ce qui signifie qu'ils pouvaient mieux garder leurs yeux stables pendant que leur tête bougeait. (Jusqu'à présent, les chercheurs n'ont ciblé qu'un des canaux avec leur prothèse. D'autres scientifiques travaillant sur le terrain ont ciblé les trois canaux chez les rongeurs.)
L'équipe souhaite maintenant déterminer dans quelle mesure l'appareil peut traiter d'autres symptômes de troubles vestibulaires, tels que l'équilibre et la perception. (Le cerveau utilise les informations du système vestibulaire pour contrôler à la fois les muscles qui font bouger nos yeux et les muscles posturaux qui nous maintiennent debout.)
La mesure de ces sens s'est avérée difficile à faire, même chez les humains. Nous gérons notre système vestibulaire - contrairement à la vision ou à l'audition - en grande partie inconsciemment, ce qui rend difficile pour les gens de rapporter quantitativement ce qu'ils perçoivent, explique Christopher Platt, qui supervise l'équilibre et la recherche vestibulaire au Institut national sur la surdité et autres troubles de la communication . Merfeld et Lewis testeront donc leur prothèse chez le singe rhésus, qui peut être entraîné à effectuer des tests complexes. Pour tester l'équilibre, par exemple, les animaux apprennent à se tenir avec un membre sur chacune des quatre petites plates-formes qui se déplacent individuellement, donnant l'illusion d'un tremblement de terre. Ensuite, les chercheurs mesurent la capacité de l'animal à maintenir l'équilibre en réponse aux mouvements. Pour mesurer la perception, les animaux apprennent à tourner un volant pour orienter verticalement une ligne sur un écran d'ordinateur. Sans autres repères visuels, un singe ou une personne sans fonction vestibulaire orientera la ligne au même angle que la tête.
C'est très important car cela signifie qu'ils peuvent tester les singes avec exactement les mêmes tests qu'ils donnent aux humains, et obtenir une meilleure estimation de l'efficacité de leur appareil, dans l'espoir qu'il puisse être transférable chez l'homme, dit Platt.
Si tout se passe bien dans les premières expériences, les chercheurs espèrent augmenter la complexité de l'appareil, en ciblant les trois canaux de l'oreille interne, et éventuellement d'autres structures. Ni le groupe de Merfeld ni d'autres travaillant sur le terrain n'ont encore ciblé un deuxième ensemble de structures vestibulaires, les organes otolithiques, qui détectent l'accélération linéaire de la tête.