Un amplificateur pour optimiser l’enregistrement de l’activité neuronale dans le cerveau chez l’homme

Publié le : 13 juin 2018

Mise à jour : le 28/12/2021

Emmanuel BARBEAU et Leila REDDY – Centre de Recherche Cerveau & Cognition (CerCo – Toulouse)

Titre du projet : « Les corrélats neuronaux unitaires de l’activité épileptique et de la cognition enregistrés dans le cerveau humain »

Equipement financé grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2018 et sélectionné par le Conseil scientifique de la FRC : un amplificateur Neuralynx ATLAS 256 canaux pour un montant de 190 450 €

 

Description du projet

Enregistrer l’activité de neurones unitaires chez l’homme entre dans le cadre d’investigations cliniques qui sont réalisées notamment chez certains patients épileptiques pharmaco-résistants. Des électrodes intracérébrales sont implantées chez ces patients préalablement à une opération neurochirurgicale afin de déterminer quelle est la zone source de l’épilepsie. Il est possible d’adjoindre aux électrodes régulièrement utilisées en clinique des microfilaments, voire d’autres dispositifs, pour enregistrer l’activité de neurones adjacents. Ceci offre la possibilité d’analyser des cellules qui peuvent être impliquées dans des activités cognitives.

 

Les équipes de recherche du CerCo ont débuté en 2015 un projet visant à enregistrer l’activité de neurones unitaires chez le patient épileptique. Les chercheurs ont à ce jour enregistré l’activité neuronale chez 17 patients à l’aide de l’équipement qu’ils ont à disposition, un amplificateur 64 canaux, acheté grâce à l’opération Rotary-Espoir en Tête 2012. Cependant, cet équipement n’est plus adapté à cause du niveau de bruit électro-magnétique résiduel qui nuit à la qualité des enregistrements. Actuellement, les chercheurs enregistrent en effet deux types de signaux (micro et macro) sur deux systèmes en parallèle, ce qui génère des interférences. L’acquisition d’un nouvel amplificateur plus performant permettra de les éliminer dans une configuration adaptée à l’enregistrement des deux types de signaux sur un seul et même système. Par ailleurs, grâce aux capacités accrues de ce nouveau système d’enregistrement, les chercheurs pourront étudier simultanément un plus grand nombre de neurones chez un même sujet. Cet avantage permettra de progresser plus vite dans les programmes de recherches en cours.

 

Les avancées du projet

Désormais, l’équipe du Dr Barbeau maîtrise toute la chaîne d’acquisition ainsi que la chaîne de traitement. Ils sont donc en mesure d’alimenter en données de nombreux projets. Grâce à ce matériel, ils sont en mesure d’enregistrer le signal électro-encéphalographique (EEG) à l’intérieur du cerveau de certains patients épileptique pharmaco-résistants candidats à une neurochirurgie avec une précision inégalée de quelques micromètres. Grâce à cette grande précision, l’équipe est en mesure de comprendre les mécanismes fondamentaux de ces oscillations électriques, à différentes échelles, et ainsi mieux comprendre comment elles sont liées aux mécanismes physiopathologiques à l’origine des crises d’épilepsie.

Ils ont aussi pu mettre en relation, pour la première fois chez l’homme, l’activité neuronale et les oscillations rapides pathologiques au sein de la sclérose tubéreuse de Bourneville (une forme génétique d’épilepsie).

Ce matériel pourra être utilisé pendant au moins une dizaine d’années pour différents types de projets.

Légende : Exemple d’activité neuronale enregistrée dans le cerveau humain. Chaque couleur correspond à l’activité d’un neurone spécifique enregistrée au cours du temps. Notre travail est de déchiffrer ce code et de comprendre ce qui dysfonctionne dans l’épilepsie.

 

Photographie de l’équipement acquis

 

Communication

Articles :

1. Despouy E, Curot J, Reddy L, Nowak LG, Deudon M, Sol JC, Lotterie JA, Denuelle M, Mazizh A, Bergaud C, Thorpe SJ, Valton L, Barbeau EJ. (2020). Recording local field potential and neuronal activity with tetrodes in epileptic patients. Journal of Neuroscience Methods, 341:108759. DOI: doi: 1016/j.jneumeth.2020.108759
2. Despouy E, Curot J, Denuelle M, Deudon M, Sol JC, Lotterie JA, Reddy L, Nowak LG, Pariente J, Thorpe SJ, Valton L, Barbeau EJ. (2019). Neuronal spiking activity highlights a gradient of epileptogenicity and complex interactions in human tuberous sclerosis lesions. Clinical Neurophysiology, 130(4):537-547. DOI: 1016/j.clinph.2018.12.013

Communications orales :

1. Valton L. Focus on new electrodes. 1^st Workshop on Intracranial Recordings in humans: Epilepsy and DBS. Paris, octobre 2017
2. Despouy E, Curot J, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Valton L, Barbeau EJ. New hybrid micro-macroelectrodes to record fast-ripples in patients with drug-refractory epilepsy. 32nd International Epilepsy Congress, Barcelone, 2-6 septembre 2017.
3. Curot J, Despouy E, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Barbeau E, Valton L. New hybrid micro-macroelectrodes to record fast ripples in patients with drug-refractory epilepsy. 2nd international workshop on High Frequency Oscillations in Epilepsy, Fribourg, 10-12 mars 2016.

Communications affichées :

1. Curot J, Despouy E, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Valton L, Barbeau EJ. Effet des stimulations électriques intracérébrales sur l’activité neuronale lors du bilan pré-chirurgical des épilepsies partielles pharmacorésistantes. 21èmes Journées Française de l’Epilepsie, 16-19 octobre 2018, Lyon. Prix du meilleur poster.
2. Despouy E, Curot J, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Valton L, Barbeau EJ. A study of tuberous sclerosis with new hybrid intracranial micro-macroelectrodes. 32nd International Epilepsy Congress, Barcelone, 2-6 septembre 2017.
3. Despouy E, Curot J, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Valton L, Barbeau E. Une nouvelle électrode hybride pour l’enregistrement de “fast ripples” chez les patients épileptiques pharmaco-résistants. 19^ème Journées Françaises de l’Epilepsie, Toulouse, 8-10 novembre 2016.
4. Curot J, Despouy E, Deudon M, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Barbeau E, Valton L. Vers une nomenclature multi-échelle des activités pathologiques intercritiques chez l’homme par l’utilisation d’une nouvelle électrode hybride intra-cérébrale. Journées Françaises de l’Epilepsie, Toulouse, 8-10 novembre 2016.
5. Despouy E, Curot J, Deudon M, Rolando F, Denuelle M, Sol JC, Lotterie JA, Valton L, Barbeau E. A Study of tuberous sclerosis with hybrid intracranial micro-macroelectrodes. 2nd international workshop on High Frequency Oscillations in Epilepsy, Fribourg, 10-12 mars 2016.

 

 

 

 

Le centre de recherche

Le nouvel équipement sera disponible pour des projets collaboratifs, y compris dans le cadre d’échanges internationaux. Plusieurs objectifs scientifiques d’intérêt à la fois fondamental et clinique pourront ainsi être poursuivis; notamment pour une meilleure connaissance de la signification des signaux électriques enregistrés lors de la crise épileptique, ou encore de la réalisation de performances cognitives dans des tests validés.

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Crédit photo : © Inserm/Saoudi, Yasmina/Ballet, Sandrine