masque_scanner_nouveau_recherche_2018

Cartographier l’intercommunication des neurones est un travail délicat. On peut dire que le meilleur outil pour espionner en temps réel – en détectant les faibles champs magnétiques émis par les neurones – est très contraignant: les participants doivent garder la tête immobile à l’intérieur d’un énorme scanner. Cela fait de cette méthode, appelée la magnéto-encéphalographie (MEG), un frein pour les jeunes enfants, et elle ne permet pas d’étudier le comportement du cerveau pendant que les gens bougent. Maintenant, des scientifiques ont développé le premier dispositif pour résoudre ces problèmes, un instrument semblable à un masque qui peut transmettre des signaux du cerveau, et ce, même lorsque le porteur bouge.

Malgré certaines limites à la cartographie de l’activité cérébrale, les neuroscientifiques sont excités. « C’est remarquable », explique Matti Hamalainen, chercheur au Massachusetts General Hospital à Boston, qui n’a pas participé à l’étude. « cette avancée conceptuellement ouvre la voie vers une nouvelle ère. »

Des champs magnétiques

Lorsque les neurones interagissent entre eux, leur faible courant électrique génère un minuscule champ magnétique. Pour le mesurer avec les instruments conventionnels, les scientifiques devaient placer leur tête dans un scanner comme un «vieux sèche-cheveux dans un salon», explique le physicien Richard Bowtell de l’Université de Nottingham au Royaume-Uni. À l’intérieur de ce scanner se trouvaient des boucles de capteurs magnétiques ultrasensibles qui devaient être maintenues à une température extrêmement froide.

C’était une technologie incroyablement puissante, nous explique Bowtell, mais une personne qui se déplaçait de seulement 5 millimètres ruinait toute tentative de lire son activité cérébrale. Pour étudier le cerveau pendant des tâches liées au mouvement, les chercheurs ont mis au point des moyens ingénieux de simuler le mouvement dans la réalité virtuelle.

Un masque

Pour réussir à concevoir une meilleure solution, l’équipe de Bowtell a créé un masque portable imprimé en 3D qui, au lieu d’utiliser des supraconducteurs comme capteurs, repose sur 13 petits cubes remplis de rubidium vaporisé. Ces magnétomètres à pompage optique (OPM) fonctionnent lorsque le laser passe à travers cette vapeur, alignant les atomes sur son trajet. Lorsque le courant neural du cerveau génère un petit champ magnétique, il fait sortir les atomes de ce trajet. Un capteur de l’autre côté mesure les fluctuations de la lumière du laser pour peindre une carte de l’activité cérébrale.

Elena Boto, physicienne à l’Université de Nottingham, a été la première à essayer ce masque. Pour le comparer à un scanner conventionnel, elle a effectué une série de tâches, y compris se pencher, pointer ses doigts, boire dans une tasse et faire rebondir une balle, tout en utilisant les deux appareils. Même si sa tête bougeait dans le masque, l’activité cérébrale enregistrée était pratiquement identique à celle du scanner fixe, rapportent les chercheurs dans Nature.

Toutefois certains défis demeurent, notamment contrecarrer l’interférence du champ magnétique terrestre, les chercheurs ont dû installer deux grands panneaux avec des bobines magnétiques de chaque côté du masque, limitant l’amplitude de mouvements. De plus, ils doivent également élargir la gamme de mouvement, pour permettre quelque chose comme la marche, qui est une corvée techniquement difficile à suivre avec un scanner.

Un coût prohibitif mais qui en vaut la peine

Mais le plus gros obstacle est le coût. Les capteurs OPM, conçus et fabriqués par QuSpin de Louisville, Colorado, sont chers, chacun coûtant environ 7000 $. Les 13 capteurs du masque actuel ne pourraient cibler qu’une seule région du cerveau à la fois – plusieurs dizaines d’autres capteurs seraient donc nécessaires pour fournir aux scientifiques une couverture complète du cerveau. Selon M. Bowtell, ce « super-masque » pourrait coûter presque un million de dollars.

Mais Timothy Roberts, un neuroradiologue qui travaille avec des enfants autistes au Children’s Hospital de Philadelphie en Pennsylvanie, nous explique qu’un masque comme celui-ci en vaut la peine. Les neuroscientifiques pourraient un jour les utiliser pour suivre le développement précoce du cerveau ou pour enregistrer les signaux cérébraux chez les adultes présentant des troubles du mouvement comme la maladie de Parkinson; permettant enfin d’avoir un bon aperçu de l’activité cérébrale chez ces patients souvent agités.

« Demander à un enfant autiste de rester assis n’est pas très facile. Demander à un enfant de rester assis de longues minutes est presque impossible. Je pense que ce travail transformera la tâche des scientifiques. », conclut Timothy Roberts.

[via Science]