Stimulation cérébrale infrarouge combinée avec des enregistrements optiques et électroniques de l'activité neuronale en utilisant des dispositifs de réseaux de microélectrodes – BRAINSTORM

Etablir une cartographie fonctionnelle cérébrale est une procédure essentielle pour les neurochirurgiens qui souhaitent réaliser une résection tumorale, tout en minimisant les dommages causés au cerveau. Pouvoir délimiter l'emplacement des zones corticales critiques chez des patients permet au chirurgien de préserver les fonctions sensorimotrices et cognitives lors de l’opération. La stimulation électrique directe est une technique couramment utilisée par les neurochirurgiens pour cartographier les structures éloquentes du cerveau pendant les chirurgies comme les résections de tumeurs cérébrales. Avoir un moyen précis et rapide de cartographier le cerveau pendant de telles procédures permettrait aux chirurgiens d'améliorer l'étendue de la résection tout en préservant les structures éloquentes et essentielles du cerveau. La précision spatiale offerte actuellement par la stimulation électrique n'est pas suffisante pour les neurochirurgiens et une amélioration de cette résolution serait la bienvenue dans de telles applications médicales.
Si plusieurs méthodes existent pour la cartographie fonctionnelle, cependant, aucune n'est capable de fournir une cartographie rapide et sans agent exogène du cortex avec une précision millimétrique. Récemment, une nouvelle méthode de modulation neuronale a vu le jour, basée sur l'utilisation de l'exposition du tissu nerveux à un rayonnement infrarouge. Depuis sa première application dans la dernière décennie, la modulation neuronale par infrarouge a prouvé son efficacité dans le système nerveux central ainsi que dans le système nerveux périphérique pour stimuler et inhiber l'activité neuronale. Même si le mécanisme sous-jacent d'une telle stimulation n'est toujours pas entièrement élucidé, cette méthode basée sur une interaction photothermique, est néanmoins appliquée dans de nouveaux prototypes développés pour des applications cliniques dans le cadre de dispositifs implantables cochléaires. Comparé à l'optogénétique ou à d'autres méthodes optiques, il ne dépend pas d'une modification génétique ou de tout autre agent exogène. De plus, la sélectivité spatiale reste élevée car seule la zone irradiée est stimulée, et par rapport à la stimulation électrique, c'est une méthode sans contact qui ne provoque aucun artéfact et peut donc être utilisée simultanément avec l'enregistrement de l'activité neuronale.
Ainsi, la modulation neuronale par infrarouge apparaît comme un bon candidat pour fournir une cartographie rapide et sans agent exogène du cortex avec une précision millimétrique. Ses quelques applications au sein du tissu cérébral et les faibles connaissances de l'interaction induite ne sont cependant pas suffisantes pour aller vers le développement d'outils cliniques pour les neurochirurgiens. Ce projet vise donc à développer les connaissances fondamentales sur l'interaction entre le rayonnement infrarouge et le tissu cérébral, conduisant à une stimulation neuronale, pour aller vers de nouveaux outils chirurgicaux.