Utilisation de Saccadometry avec la stimulation cérébrale profonde pour l'étude normale et pathologique fonction cérébrale
14 juillet 2016
Cet article décrit l’utilisation de la mesure quantitative des mouvements oculaires en conjonction avec la stimulation des zones focales du cerveau profond afin d’étudier la physiologie, la physiopathologie et les mécanismes de stimulation cérébrale profonde.
L’objectif global de cette procédure est de mesurer les effets de la stimulation cérébrale profonde sur les mouvements oculaires saccadés. La combinaison de la stimulation cérébrale profonde et de la mesure des saccades fournit un outil pour étudier le fonctionnement cérébral normal et pathologique. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés sur la physiopathologie des maladies liées aux ganglions de la base.
Le principal avantage de cette technique est qu’elle est quantitative et précise, ce qui permet de détecter avec précision les anomalies subtiles. Voici quelques-uns des types d’implants stimulateurs utilisés dans la stimulation cérébrale profonde. Ils contiennent une batterie et de l’électronique pour générer un petit stimulus électrique.
Les impulsions de stimulus sont délivrées à des endroits cibles précis dans le cerveau à l’aide de contacts à l’extrémité d’un fil comme celui-ci. Commencez par expliquer les détails de l’étude et fournissez au participant un formulaire de consentement à signer. Réglez le saccadomètre de sorte que, pour chaque essai, la cible de fixation centrale soit affichée pendant une période aléatoire de 1,0 à 2,0 secondes, après quoi elle s’éteint et que l’une des cibles rouges périphériques apparaisse au hasard à droite ou à gauche.
Ensuite, demandez au participant de s’asseoir à 1,5 mètre d’un écran plat mat. Placez le saccadomètre sur la tête du participant de manière à ce qu’il repose sur l’arête du nez et fixez-le à l’aide d’une sangle élastique réglable. Assurez-vous que l’éclairage ambiant est tamisé afin que les stimuli soient clairement visibles.
Ensuite, expliquez au participant que la séance de test de 40 minutes se compose de cinq blocs avec une pause d’une minute entre chaque bloc. Avant le premier bloc, demandez au participant de bouger ses yeux aussi rapidement et précisément que possible afin de suivre le point rouge qui saute du milieu vers l’un ou l’autre côté. Expliquez-leur qu’ils doivent le faire 60 fois.
Réglez le saccadomètre pour générer une séquence de 60 essais, puis appuyez sur le bouton de l’appareil pour démarrer le premier bloc d’essais. Une fois le premier bloc terminé, attendez une minute avant de commencer le deuxième bloc. Réinitialisez le saccadomètre pour générer une séquence de 40 essais.
Vers la fin de l’intervalle d’une minute, demandez au participant de déplacer ses yeux le plus rapidement possible dans la direction opposée au point rouge. Informez-le qu’il devra le faire 40 fois. Ensuite, commencez le deuxième bloc d’essais.
Une fois le deuxième bloc terminé, attendez une minute, puis répétez les instructions du deuxième bloc deux fois de plus pour les blocs trois et quatre. Enfin, après avoir terminé le quatrième bloc, attendez une minute, puis demandez aux participants de bouger leurs yeux aussi rapidement et précisément que possible pour suivre le point rouge qui saute du milieu d’un côté à l’autre, exactement comme ils l’ont fait dans le premier bloc. Réinitialisez le saccadomètre pour générer une séquence de 60 épreuves et commencez le dernier bloc d’épreuves.
Remarque pour les participants avec des stimulateurs cérébraux profonds, ou systèmes DBS, effectuez des tests saccadiques deux fois. Une fois avec le système DBS fonctionnant normalement, et une seconde fois avec le système DBS éteint. Pour mener la séance de stimulation désactivée, demandez à un personnel clinique qualifié d’éteindre le système DBS 30 minutes avant le test.
Ensuite, effectuez un test saccadique. Une fois la session terminée, rallumez le système DBS. Pour analyser les données, téléchargez les données brutes du saccadomètre sur un ordinateur.
Ensuite, utilisez le logiciel du saccadomètre pour exclure les saccades qui sont déformées par les clignements et les mouvements de la tête. Calculez des variables, notamment les latences saccadiques, les vitesses de pointe et les amplitudes. Ici, les résultats de la latence prosaccadique sont présentés pour un patient atteint de la maladie de Parkinson après avoir subi une SCP du noyau sous-thalamique lorsque la SCP est activée et désactivée.
La distribution des saccades est modifiée lorsque le stimulateur est allumé, ce qui montre une réduction du nombre de saccades à longue latence et une diminution correspondante de la latence moyenne. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en 70 minutes environ si elle est exécutée correctement. Lors de cette procédure, il est important de se rappeler de s’assurer que le saccadomètre est situé au centre de l’arête du nez et que les lumières de la pièce sont tamisées.
À la suite de cette procédure, des tâches saccadiques plus avancées peuvent être utilisées afin de répondre à des questions supplémentaires, comme comment le contrôle cognitif des mouvements oculaires est affecté par la stimulation cérébrale profonde. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de l’utilisation de la psychodométrie chez des sujets dotés de systèmes de stimulation cérébrale profonde. N’oubliez pas que travailler avec des lasers peut être dangereux, et vous devez veiller à ce que les participants et l’expérimentateur ne regardent pas directement dans les faisceaux laser.
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Aperçu
Cette étude examine les effets de la stimulation cérébrale profonde sur les mouvements oculaires saccadiques, offrant des aperçus sur les fonctions cérébrales normales et pathologiques. En combinant la stimulation avec des techniques de mesure précises, la recherche vise à approfondir la compréhension des maladies liées aux ganglions de la base.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Électrophysiologie
- Physiopathologie
Contexte
- La stimulation cérébrale profonde est une technique thérapeutique utilisée pour divers troubles neurologiques.
- Les mouvements oculaires saccadiques sont des déplacements rapides de l'œil essentiels à la perception visuelle.
- Comprendre l'interaction entre ces deux phénomènes peut révéler des informations physiologiques importantes.
- Cette méthode permet des mesures quantitatives et précises des mouvements oculaires.
Objectif de l'étude
- Mesurer les effets de la stimulation cérébrale profonde sur les mouvements oculaires saccadiques.
- Explorer la physiopathologie des maladies liées aux ganglions de la base.
- Développer un outil précis pour l'étude du fonctionnement cérébral.
Méthodes utilisées
- Mesure quantitative des mouvements oculaires.
- Stimulation de zones focales dans le cerveau profond.
- Utilisation d'implants stimulateurs variés générant des stimuli électriques.
- Combinaison de techniques de stimulation et de mesure.
Résultats principaux
- La technique permet une détection précise des anomalies subtiles des mouvements oculaires.
- Les connaissances acquises peuvent aider à comprendre les fonctions cérébrales normales et pathologiques.
- Les résultats contribuent à la compréhension des mécanismes de la stimulation cérébrale profonde.
Conclusions
- Cette méthode est utile pour l'étude de la physiologie et de la physiopathologie du cerveau.
- Elle fournit un cadre pour les recherches futures sur les maladies liées aux ganglions de la base.
- L'analyse quantitative améliore la compréhension du fonctionnement cérébral.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
La mesure quantitative des mouvements oculaires saccadiques fournit un biomarqueur translatable pour les maladies neurodégénératives liées aux ganglions de la base, permettant une évaluation objective de la progression de la maladie et des effets des interventions thérapeutiques. Cette approche soutient la réduction des risques mécanistiques dans la validation des cibles en reliant les résultats de la stimulation cérébrale profonde à des lectures fonctionnelles de l’oculomotricité, améliorant ainsi la confiance prédictive dans la prise de décision préclinique et clinique précoce. La méthode renforce la pertinence du portefeuille en offrant une lecture transversale et reproductible, applicable aux troubles des ganglions de la base tels que la maladie de Parkinson, celle de Huntington et d'autres affections similaires.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Valeur scientifique : Permet d'interroger des hypothèses thérapeutiques en quantifiant l'effet d'une perturbation des ganglions de la base sur la latence et la vitesse des saccades.
- Valeur opérationnelle : Fournit une mesure quantitative précise pour la validation fonctionnelle de cibles dans des circuits neuronaux pertinents pour la maladie.
- Valeur prédictive : Facilite la réduction des risques mécanistiques en corrélant les paramètres de stimulation avec des biomarqueurs du mouvement oculaire, réduisant ainsi l'ambiguïté liée à l'activation des voies.
Développement de tests et criblage
- Prêt-à-l’emploi pour les tests : Génère des mesures standardisées et reproductibles de la latence, de la vitesse maximale et de l’amplitude des saccades, adaptées au criblage de composés ou d’interventions.
- Sortie quantitative : Permet la détection d’anomalies subtiles dans la distribution des mouvements oculaires, renforçant la sensibilité du test pour identifier de premiers signaux d’efficacité.
- Extensibilité de la plateforme : Permet des sessions de tests répétées (stimulation activée/désactivée) afin d’évaluer la cohérence et la fiabilité dans différentes conditions expérimentales.
Recherche translationnelle et préclinique
- Pertinence pour la maladie : Modélise directement de manière quantifiable les caractéristiques physiopathologiques de la maladie de Parkinson, telles qu'une latence saccadique accrue.
- Continuité translationnelle : Assure un lien entre la découverte et la validation préclinique en fournissant un biomarqueur transposable des modèles animaux aux études chez l'humain.
- Progression ajustée au risque : Permet de prendre des décisions d'orientation (go/no-go) en quantifiant la récupération ou la détérioration fonctionnelle après une neuromodulation.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette méthode s'inscrit dans le continuum de découverte allant de la validation de la cible à l'identification de composés précurseurs, en passant par l'évaluation préclinique, et offre un biomarqueur fonctionnel permettant de suivre la modulation des circuits des ganglions de la base.
- Biologie de la découverte : Soutient la vérification d'hypothèses en mesurant la manière dont la stimulation cérébrale profonde modifie les paramètres des saccades, précisant ainsi la physiopathologie au niveau des circuits.
- Dépistage : Fournit des résultats quantitatifs prêts à l'analyse (latence, vitesse, amplitude) permettant des comparaisons fiables entre différents états de stimulation ou modèles génétiques.
- Analytique : Propose des distributions statistiques des métriques saccadiques, facilitant les comparaisons entre groupes et la quantification de l'ampleur des effets pour la prise de décision.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre les effets de la neuromodulation et des paramètres oculomoteurs cliniquement pertinents, soutenant les efforts de qualification de biomarqueurs.
- Réutilisation en entreprise : Constitue une plateforme réutilisable pour évaluer diverses interventions neuromodulatrices sur plusieurs cibles des ganglions de la base.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive en réduisant l'ambiguïté mécanistique quant à la manière dont la neuromodulation affecte le fonctionnement cérébral.
- Valeur opérationnelle : Assure la standardisation et la reproductibilité grâce à des structures d'essai fixes, un chronométrage des stimuli précis et un suivi intégré sur le casque.
- Valeur stratégique : Améliore l'efficacité du capital en permettant la détection précoce de cibles inefficaces, réduisant ainsi le risque d'échec en phase avancée.
- Impact sur le portefeuille : Favorise une priorisation ajustée au risque en quantifiant l'engagement des cibles et la modulation fonctionnelle dans des systèmes pertinents pour la maladie.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en tests oculomoteurs, systèmes de neurostimulation et coordination d'essais cliniques pour les études sur les dispositifs implantés.
- Dépend du matériel et des logiciels du saccadomètre pour la présentation des stimuli, le suivi oculaire et l'exclusion des données comportant des artefacts liés aux clignements ou aux mouvements.
- Exige une standardisation interéquipes entre neurologues, neurochirurgiens et personnel de recherche afin d'assurer des protocoles cohérents de tests DBS activé/désactivé.
- Implique des adaptations à prendre en compte lors de l'application à différents modèles ou variantes de tâches saccadiques (par exemple, prosaccade contre antisaccade).
- Est limité par la disponibilité des participants, l'accès au stimulateur et la nécessité d'une lumière contrôlée et d'une distance de siège fixe pour garantir la qualité des données.
