Utilisation d’ondes ultrasonique pour stimuler le cerveau de singes afin de contrôler leur comportement
Le cerveau est un organe difficile à soigner, les médicaments ont de nombreux effets secondaires et la chirurgie est dangereuse et invasive. Mais aujourd’hui, des chercheurs de l’université de l’Utah ont montré comment les ultrasons peuvent être utilisés pour affecter des régions spécifiques du cerveau, et même influencer le comportement de singes.
Image d’entête : représentation graphique de la stimulation cérébrale ciblée par ultrasons. (Jan Kubanek/ Université de l’Utah)
Ces dernières années, des scientifiques ont dirigé des impulsions d’ultrasons dans le cerveau pour toute une série de raisons. On a constaté que cette technologie permettait de franchir la barrière hémato-encéphalique et d’y injecter des médicaments pour traiter des maladies comme la maladie d’Alzheimer. D’autres études ont utilisé les ultrasons pour améliorer les symptômes de la démence grâce à une expression accrue de certaines enzymes et protéines. Et l’une d’entre elles a même semblé « relancer » le cerveau d’un patient dans le coma.
Les chercheurs voulaient voir s’ils pouvaient utiliser cette technique pour contrôler des comportements spécifiques. En pointant des impulsions ultrasonores sur des parties spécifiques du cerveau, les membranes des neurones qui s’y trouvent oscilleront, les activant et affectant le comportement que ces neurones.
Pour le tester, ils ont confié à deux singes macaques une tâche de choix simple, qui est souvent utilisée pour diagnostiquer les dommages causés par les accidents vasculaires cérébraux. En gros, deux cibles apparaissent devant l’animal, une à gauche et une à droite. Les animaux en bonne santé auront tendance à regarder la cible qui apparaît en premier, mais les animaux affectés favoriseront la cible du même côté que celui où leur attaque cérébrale a eu lieu.
Pour cette nouvelle étude, l’équipe a cherché à savoir s’il était possible de modifier le comportement des singes, qu’ils regardent à gauche ou à droite, quelle que soit la cible apparaissant en premier. En utilisant les bonnes fréquences d’ultrasons et en ciblant les neurones dans les champs oculaires frontaux, une région située dans le lobe frontal, l’équipe a réussi à contrôler efficacement leur apparence.
En activant les champs oculaires frontaux du côté gauche du cerveau, les animaux regardaient plus souvent vers la cible droite, tandis qu’en les activant du côté droit, ils regardaient vers la gauche. En moyenne, les singes ont montré un biais de deux pour un par rapport à la valeur par défaut.
Selon l’équipe, cette expérience démontre qu’il existe des alternatives pour traiter les troubles mentaux et neurologiques, en plus des médicaments ou de chirurgies invasives. Les ondes ultrasonores sont inaudibles et ne peuvent pas du tout être ressenties par les sujets.
Selon Jan Kubanek, auteur principal de l’étude :
L’étude montre que les ultrasons peuvent produire des effets puissants, au point d’influencer le comportement. Et c’est le changement de comportement qui nous intéresse en fin de compte. Par exemple, nous pouvons être en mesure de corriger une mauvaise prise de décision ou au moins réduire le tremblement de la main d’une personne.
Les recherches confirment les études précédentes sur le contrôle du comportement des singes. Dans ce cas, l’équipe a utilisé de courtes impulsions d’ultrasons, et a découvert que même 40 secondes suffisaient pour déclencher des changements qui duraient des heures. Les chercheurs affirment que des impulsions plus longues de 40 minutes, par exemple, pourraient entraîner des bénéfices qui dureraient des semaines.
On espère que des essais cliniques commenceront dans environ 3 ans pour traiter les patients souffrant de dépression.
L’étude publiée dans Science Advances : Remote, brain region–specific control of choice behavior with ultrasonic waves et présentée sur le site de l’université de l’Utah : A sound treatment.