Intelligence artificielle Restaurer la conscience grâce à la stimulation profonde du thalamus

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Restaurer la conscience grâce à la stimulation profonde du thalamus

Des chercheurs en neurosciences et des cliniciens du CEA, de l’Hôpital Foch, de l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, de l’Inserm et du Collège de France ont mené des travaux durant cinq ans pour prouver que la stimulation cérébrale profonde peut rétablir la conscience lorsque celle-ci est altérée. Cette recherche, qui pourrait ouvrir la voie à des essais cliniques chez les patients qui ne recouvrent pas la conscience, intitulée « La stimulation cérébrale profonde du thalamus restaure les signatures de la conscience dans un modèle de primate non humain » a été publiée dans la revue Science Advances le 18 mars dernier.

Dans le communiqué de presse relatif à cette recherche, la conscience est définie comme « un processus dynamique et complexe qui coordonne l’activité de différentes régions du cerveau, particulièrement le tronc cérébral, le thalamus et le cortex. Il existe deux niveaux hiérarchiques de conscience. Le premier est celui de l’éveil, ou vigilance, caractérisé par l’ouverture sur le monde. Il correspond à l’activation de structures très profondes du cerveau nichées dans le tronc cérébral. Le deuxième est l’accès conscient, caractérisé par la perception consciente de telle ou telle information. A chaque fois que nous prenons conscience d’une information, par exemple une note de musique, ce contenu de conscience est codé par l’activation simultanée de groupes de neurones distribués dans différentes aires du cortex. »

La perte de conscience entraîne une forte perturbation des communications entre les différentes aires du cortex cérébral, notamment entre le cortex et le thalamus, région du cerveau à mi-chemin entre le tronc cérébral et le cortex.

Rétablir les communications entre cortex et thalamus pourrait être la solution pour soigner les troubles chroniques de la conscience. Diverses équipes mondiales ont cherché à le faire par des stimulations électriques. Les premiers résultats ont démontré que le premier niveau de conscience, l’état d’éveil, peut être rétabli par ces stimulations, mais la démonstration de leur utilité pour rétablir l’accès conscient n’a pas été faite.

Les chercheurs de l’étude ont envisagé que le centre du thalamus pourrait être la bonne cible à stimuler pour rétablir les deux niveaux hiérarchiques d’une conscience altérée.

Restaurer la conscience grâce à la stimulation électrique du thalamus

Pour tester l’hypothèse selon laquelle la stimulation cérébrale profonde (DBS) du thalamus central pourrait restaurer à la fois l’éveil et la conscience après une perte de conscience, les chercheurs ont  pratiqué une anesthésie générale à un primate non-humain. Une électrode de stimulation cérébrale profonde, dispositif que l’on utilise pour des patients atteints de la maladie de Parkinson, avait été auparavant implantée chez ces animaux.

Résultat : la stimulation électrique de la partie centrale du thalamus pendant l’anesthésie a permis de réveiller les primates anesthésiés.

Pendant la stimulation électrique, les chercheurs ont constaté l’ouverture des yeux, la reprise d’une respiration spontanée et des mouvements des membres. Dès qu’ils l’arrêtaient, le primate replongeait dans un état de sédation profonde, celui de l’anesthésie générale. Cette expérience a permis de démontrer dans un premier temps que la DBS peut restaurer le premier niveau de la conscience.

Grâce à l’IRM fonctionnelle et à un examen par électroencéphalographie, l’équipe a pu, pour la première fois, mesurer précisément, durant la stimulation du thalamus, les deux niveaux de la conscience (éveil et accès conscient).

Les chercheurs ont examiné les activations cérébrales de l’animal, pendant l’anesthésie et aux moments où la stimulation électrique réveillait le primate. Ils lui avaient mis un casque pour lui faire écouter une série de sons différents. Alors que le cerveau ne pouvait intégrer la complexité de la composition sonore sous l’effet de l’anesthésie profonde, il a retrouvé cette capacité dès la mise en route de la stimulation cérébrale.

Une analyse algorithmique de l’imagerie cérébrale par IRM fonctionnelle de repos, lorsque le casque ne fonctionnait pas, a pu démontrer que la stimulation cérébrale ramenait à l’activité spontanée du cerveau perdue sous anesthésie générale.

Les chercheurs ont ainsi démontré que la stimulation cérébrale du thalamus peut restaurer les deux niveaux de la conscience.

Cette recherche permet d’envisager de futurs essais cliniques chez les patients souffrant de troubles chroniques de la conscience, dus à un traumatisme crânien grave ou un AVC sévère, pour lesquels il n’existe aucun traitement validé. L’espoir pourrait venir des neurosciences qui, depuis une vingtaine d’années, ont considérablement fait progresser la compréhension du phénomène neurobiologique de la conscience.

Sources de l’article : Deep brain stimulation of the thalamus restores signatures of consciousness in a nonhuman primate model in Science Advances.
Jordy Tasserie, Lynn Uhrig, Jacobo D.Sitt, Agana Manasova,  Morgan Dupontstanislas Dehaene, Béchir Jarraya. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl5547


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