Surmonter les obstacles pour révolutionner les scanners cérébraux
Les troubles cérébraux provoquent beaucoup de souffrance et représentent une charge économique majeure pour la société. Rien qu’en Europe, le coût annuel a été estimé à 800 milliards d’euros. Désormais, une équipe européenne entend placer l’Europe à la pointe d’une révolution dans le domaine de l’imagerie et de la mesure du système nerveux humain afin d’améliorer la précision des techniques actuelles qui caractérisent l’activité électrique du cerveau. Le projet BREAKBEN (Breaking the Nonuniqueness Barrier in Electromagnetic Neuroimaging) a conçu et construit des magnétomètres très sensibles, des dispositifs utilisés pour identifier et mesurer des champs magnétiques extrêmement subtils. Cet ensemble innovateur a été conçu pour saisir et combiner des signaux de haute qualité destinés à deux importantes techniques d’imagerie utilisées pour examiner le cerveau humain: la MEG (magnétoencéphalographie) et l’IRM ULF (imagerie par résonance magnétique à très bas champ magnétique). La MEG mesure les champs magnétiques extrêmement faibles générés par le cerveau; il s’agit d’une méthode non invasive qui informe les cliniciens sur la fonction neuronale. L’IRM cartographie le comportement dépendant du tissu des noyaux en rotation des molécules d’eau, fournissant des images structurelles du cerveau. L’IRM ULF a été prouvée pour la première fois en 2004 par l’équipe du professeur John Clarke à l’Université de Berkeley, en utilisant un seul capteur connu sous le nom de SQUID. BREAKBEN a approfondi cette idée. «Nous avons développé les premiers grands réseaux de capteurs SQUID qui mesurent à la fois les signaux de la MEG et de l’IRM ULF avec les mêmes capteurs», explique le professeur Risto Ilmoniemi, coordinateur du projet et responsable du département des neurosciences et de l’ingénierie biomédicale à l’École des sciences de l’Université Aalto. Surmonter d’anciens obstacles Pendant les années 1850, le physicien allemand Hermann von Helmholtz a prouvé qu’il est impossible de déterminer de manière unique la distribution du courant électrique (dans ce cas, les courants neuronaux) à l’intérieur d’un conducteur (ici, la tête), même si les champs magnétique et électrique en dehors du conducteur sont parfaitement connus. Cela s’est traduit par un énorme problème futur pour les scientifiques utilisant la MEG pour mesurer les courants neuronaux du cerveau, une limite connue comme l’obstacle de non-unicité. «Nous ne pouvons pas être certains, seulement sur la base de la MEG, de savoir quelles parties du cerveau sont actives chez un participant ou un patient», explique le professeur Ilmoniemi. L’innovation de BREAKBEN consiste à combiner ces deux techniques d’imagerie pour éviter ce problème, franchissant ainsi cet obstacle. L’IRM ULF simultanée fournit des connaissances précises sur l’emplacement de la tête et les détails de la forme corticale. Cette combinaison permet d’obtenir des informations a priori, comme le fait que le courant source se trouve seulement dans le cortex cérébral, qui sont ajoutées de manière fiable à l’analyse des données. Cela rend l’imagerie bien plus fiable. Des applications futures La découverte de BREAKBEN ouvre la voie à des flux de travail complètement différents pour l’imagerie cérébrale. «Nous estimons que nous sommes sur le point de faire un saut technologique qualitatif grâce à l’IRM ULF, ses applications et ses combinaisons», explique le professeur Ilmoniemi. «Cela va révolutionner la manière dont nous effectuons les mesures magnétiques du système nerveux.» Cette technique est susceptible d’aider à cartographier l’activité du cerveau épileptique, et l’IRM ULF pourrait même s’avérer utile dans le cadre des diagnostics de cancer. En outre, le dispositif MEG-IRM permettra d’ouvrir l’imagerie cérébrale à de nouveaux groupes de patients, comme ceux avec des implants métalliques. L’amélioration des flux de travail et la précision accrue des diagnostics réduiront probablement les séjours à l’hôpital et optimiseront le traitement, économisant ainsi les coûts. L’équipe BREAKBEN de l’Université Aalto a obtenu un financement de l’UE dans le cadre de l’Innovation Launchpad afin d’atteindre la commercialisation de la technique. «Nous sollicitons un financement supplémentaire auprès de Business Finland pour préparer le prototype et mettre en évidence ses bénéfices au sein d’études menées chez des patients», conclut le professeur Ilmoniemi.
Mots‑clés
BREAKBEN, scanner cérébral, IRM ULF, MEG, révolution, cerveau, troubles
