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Le système d’interface cerveau-ordinateur Synchron relaie les signaux du cerveau vers un appareil dans la poitrine, puis traduit les signaux en action sur un ordinateur. [Image courtesy of Synchron]
Les responsables de Synchron, le développeur de l’implant d’interface cerveau-ordinateur (BCI) Stentrode livré par cathéter, pensent qu’ils sont la seule société BCI à puiser dans les vaisseaux sanguins pour capter les signaux du cerveau.
Ils disent qu’ils ont déjà permis à un petit groupe de patients SLA paralysés de contrôler un ordinateur avec leur esprit, et espèrent qu’il y aura plus d’applications de leur technologie.
Peu de temps après la société basée à New York a publié de nouveaux résultats d’une étude de sécurité pour son implantSynchron, directeur des neurosciences, Peter Yoo, s’est entretenu avec Conception médicale et externalisation à propos de l’implant Stentrode et de la façon dont l’administration par cathéter pourrait rendre la technologie BCI plus simple, plus sûre et plus accessible que l’alternative principale : la chirurgie à cerveau ouvert.
Peter Yoo est directeur des neurosciences chez Synchron [Photo courtesy of Synchron]
“La nouvelle approche de la livraison par cathéter augmente le nombre de médecins qui peuvent livrer nos appareils par rapport à un type de chirurgie très spécialisé”, a déclaré Yoo dans une interview. « Les techniques que nous utilisons sont des procédures d’angiographie standard et d’autres techniques neuro-interventionnelles réalisées par des spécialistes de l’AVC. Nous espérons que cela contribuera à la prolifération de la technologie et à l’accès à la technologie, qu’elle pourra être moins chère et plus disponible pour les patients qui en ont besoin.
Cette conversation a été modifiée pour plus d’espace et de clarté.
MDO : Comment la technologie BCI en est-elle arrivée là où elle en est aujourd’hui ?
Yo: BCI a fait un peu de chemin. Il est en préparation depuis quelques décennies maintenant, mais il ne s’est pas encore tout à fait traduit dans le contexte réel des patients. C’est en grande partie un problème d’ingénierie parce que les gens doivent ouvrir la voie pour entrer dans le cerveau ou à l’intérieur du crâne pour enregistrer ces signaux haute fidélité. … L’autre côté de la technologie, l’expérience utilisateur et l’interface utilisateur et le côté logiciel et commercialisation du produit, a été largement travaillé récemment. Ça bouge assez vite maintenant, cet espace. L’objectif initial était en grande partie d’essayer de retrouver la mobilité physique – commandes exosquelettiques et membres robotiques – mais la majeure partie de l’espace s’est déplacée vers le contrôle des appareils numériques. Les appareils intelligents sont essentiellement omniprésents. Nous essayons de saisir tous ces aspects opportuns pour créer notre premier produit BCI commercial qui peut avoir un impact au domicile des patients. C’est donc sur cela que Synchron se concentre vraiment, pas seulement un défi d’ingénierie, mais aussi un défi de produit commercial, en essayant de créer un BCI qui soit réellement utilisable à la maison sans avoir besoin d’un doctorat. neuroscientifique pour tout mettre en place.
MDO : Synchron s’est-il concentré dès le départ sur l’administration de cathéters ?
Yo: La neurointervention est un domaine relativement plus récent, mais c’est maintenant un domaine établi où les gens pénètrent régulièrement dans le cerveau par le système vasculaire sans avoir besoin d’effectuer une craniotomie ou une chirurgie à cerveau ouvert. [for] stenting intracrânien pour traiter certaines conditions, pour la récupération de caillots, l’enroulement et ce genre de choses. Très similaire à l’espace cardiaque, c’est ainsi que nous avons toujours commencé. Il s’agissait de résoudre des problèmes mécaniques, mais ils sont ensuite rapidement passés à l’EP cardiaque (électrophysiologie), en mettant de l’électronique et des appareils sur ces appareils mécaniques. C’est donc la voie qui nous a semblé évidente, évidente pour Tom (co-fondateur et PDG, le Dr Thomas Oxley), car il était un neurologue travaillant dans le domaine de l’AVC. Nous avons décidé de monter l’électronique sur les stents qui nous donnent un accès naturel au cerveau sans avoir besoin d’ouvrir le crâne. Fortuitement, le cerveau humain et de nombreux autres mammifères ont cette voie veineuse naturelle qui va dans le cerveau. … Nous explorons ces voies pour pénétrer dans le cerveau à l’aide de techniques standard exécutées de manière routinière par angiographie.
L’implant cérébral Synchron Stentrode se dilate à l’intérieur d’un vaisseau sanguin, plaçant ses électrodes contre la paroi du vaisseau pour détecter les signaux cérébraux. [Image courtesy of Synchron]
MDO : Y a-t-il eu des obstacles à la pose d’un cathéter ?
Yo: Le principal défi était qu’il y avait essentiellement un manque de données chroniques sur le fait de laisser un dispositif à l’intérieur du vaisseau sanguin de façon permanente. Il existe désormais un cas de routine : le traitement de l’hypertension intracrânienne idiopathique [where] pour une raison inconnue, la pression intracrânienne s’accumule. Les gens ont mis un stent dans le sinus transverse – qui est le sinus qui longe l’arrière de la tête sur le côté – y plaçant en permanence des stents avec un taux de complications majeures inférieur à 2%. Mais ce sont les seules données disponibles sur les stents chroniques à l’intérieur du cerveau. Nous avons donc dû faire beaucoup de travail en arrière-plan, des tests sur banc et des tests sur de grands animaux pour nous assurer que laisser un dispositif permanent avec le plomb à l’intérieur du vaisseau sanguin ne provoque pas de thrombose ou d’autres risques pour la santé.
MDO : Pourquoi doit-il être permanent ?
Yo: Le stent est incorporé dans le cerveau et cela aide à plusieurs choses. Cela améliore l’isolation des électrodes afin qu’elles n’entrent pas en contact avec le sang et d’autres éléments conducteurs. Les électrodes à l’intérieur du vaisseau sanguin maintiennent l’appareil en position et améliorent notre capacité à enregistrer le signal, ce qui augmente la stabilité et la fidélité. … Nous recherchons le profil de sécurité du retrait de l’appareil … mais actuellement, il s’agit d’un appareil permanent.
MDO : Quels ont été les grands défis d’ingénierie que votre équipe a dû surmonter ?
Yo: Divulgation complète : la fabrication et la conception de matériel ne sont pas mon domaine d’expertise particulier. Mais nous avons dû créer de nombreux processus à partir de zéro. Le montage d’électronique sur des stents qui vont être implantés de façon permanente n’existait pas avant nous. Nous avons commencé à les fabriquer manuellement, maintenant nous les imprimons. Tous ces processus et méthodes ont dû être créés à partir de zéro, en s’appuyant sur de nombreuses autres pratiques et savoir-faire de fabrication. Et nous avons dû résoudre le problème d’une fois que vous avez fabriqué ces têtes d’enregistrement, les capteurs, comment pouvons-nous les connecter aux vaisseaux sanguins et les connecter à certaines unités de transmission. Toutes ces zones de transition et la création d’électronique pour transmettre sans fil les données hors du corps étaient également un problème et un défi. La tortuosité des vaisseaux sanguins signifie que l’appareil devait être flexible, mais suffisamment ferme pour pouvoir pousser l’appareil dans le cerveau à travers ces tortuosités. Obtenir ces bons endroits était définitivement un défi pour notre équipe mécanique.
MDO : Comment ce dispositif est-il implanté ?
Yo: Nous effectuons une ponction directe de la veine jugulaire interne (VJI) — nous ne faisons pas d’incision — pour accéder au vaisseau sanguin. À partir de ce point, pour la plupart des individus, il existe un chemin à travers la VJI qui part du sigmoïde – qui est ce morceau arrondi et enroulé – dans le sinus transverse, puis dans notre vaisseau cible, qui est le sinus central supérieur. Cette belle voie va de l’IJV à l’emplacement du vaisseau sanguin cible au sommet du cerveau. Une fois que vous avez livré l’appareil à travers une série de cathéters et que vous avez dégainé tous les cathéters, vous avez le fil de l’appareil qui dépasse de la VJI. À partir de ce moment, nous effectuons une procédure de tunnellisation standard – qui est souvent effectuée dans l’espace EP cardiaque pour les générateurs d’impulsions implantables – pour tunneliser la sonde sous la peau dans une petite poche de poitrine et placer l’unité de télémétrie à l’intérieur de la poche de poitrine. En gros, le fil passe sous la peau, sort d’une poche, on le branche. Puis on met le reste dans la poche poitrine. Tout est complètement à l’intérieur du corps. C’est évidemment très bon pour le contrôle des infections. Certains des autres appareils ont des connexions transcutanées, ce qui signifie qu’ils ne sont pas complètement implantés. Avec notre appareil, nous avons vraiment fait des conceptions minutieuses pour nous assurer que les implants sont entièrement implantés et que la transmission des données est sans fil, car nous atteignons le cerveau et nous sommes très proactifs dans le contrôle des infections.
Le système Synchron BCI relaie les données du cerveau vers un émetteur dans la poitrine qui transmet sans fil les données à un autre appareil à l’extérieur du patient. [Image courtesy of Synchron]
MDO : Et puis que les données sans fil se connectent à un smartphone ou à un ordinateur ?
Yo: Notre itération actuelle de l’appareil transmet les données brutes de l’implant via une liaison RF. Parce que c’est un protocole de communication personnalisé, il va dans une petite boîte intermédiaire afin que nous puissions échantillonner le signal, puis cela va directement dans un ordinateur portable commercial où il exécutait nos algorithmes afin que nous puissions traduire les signaux entrants en sorties numériques afin que le patient puisse utilisez des logiciels et du matériel génériques de qualité grand public à la maison sans avoir besoin d’une grande boîte ou d’un équipement spécialisé.
MDO : Comment cette technologie pourrait-elle être utilisée autrement ?
Yo: Essentiellement, nous essayons de sentir. Nous commençons avec des interfaces cerveau-ordinateur en tant qu’application, nous écoutons le cerveau et cela peut être utilisé pour contrôler des appareils numériques comme nous le faisons actuellement, ou il peut être utilisé pour diagnostiquer de manière aiguë certaines conditions comme l’épilepsie . … De plus, nous pouvons renvoyer des informations dans le cerveau – c’est de la stimulation, nous avons publié des travaux antérieurs à ce sujet – ce qui signifie que nous pouvons fournir une thérapie par stimulation du cerveau comme ce domaine le fait depuis longtemps avec la stimulation cérébrale profonde . Cela peut traiter une variété de conditions potentiellement.
MDO : Quelles sont ces conditions ?
Yo: Tous les vaisseaux sanguins qui prolifèrent dans tout le cerveau, théoriquement, nous pouvons nous rendre à ces endroits, étant donné qu’ils ne sont pas trop petits. Il y aura une limite inférieure de minuscules veinules ou de minuscules artères qu’il serait difficile d’atteindre avec la technologie actuelle, mais il y a beaucoup, beaucoup, beaucoup de millions de petits vaisseaux que vous pourriez potentiellement atteindre. Actuellement, la façon dont la stimulation cérébrale profonde atteint ces zones consiste à effectuer une craniotomie et à y insérer une tige. Évidemment, cela comporte ses propres risques, mais lorsqu’il est ciblé correctement et que vous stimulez des parties spécifiques des zones cérébrales profondes qui ont été étudiées pendant des décennies. , vous pouvez provoquer de très bons effets de soulagement des symptômes. Nous ferions exactement la même chose, sauf que nous atteindrions ces zones par les vaisseaux sanguins et stimulerions depuis l’intérieur du vaisseau sanguin, ce qui signifie que nous n’avons pas besoin d’entrer directement en contact avec le cerveau, qui a son propre ensemble d’avantages en termes de réponses immunitaires. C’est bien de laisser le cerveau tranquille et de lui parler et de lui parler à distance.
MDO : Y a-t-il des avancées technologiques que vous recherchez qui ouvriront certaines de ces plus petites voies vers le cerveau, comme la miniaturisation des cathéters ou la réduction de la taille des électrodes ?
Yo: C’est juste la poursuite du travail en cours de l’équipe R&D, pour continuer à miniaturiser et améliorer les méthodes d’accès pour se rendre dans ces endroits plus petits. C’est un travail continu qui est effectué chez Synchron.
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