Nouveaux avantages de la stimulation du cervelet à 13 Hz

  Bases de données sur les sciences de la vie / Creative Commons (CC-BY-SA-2.1-jp)

Cervelet (latin pour «petit cerveau») en rouge. Cerebellar signifie «lié au cervelet».

Source: Bases de données sur les sciences de la vie / Creative Commons (CC-BY-SA-2.1-jp)

  • La stimulation cérébrale profonde (DBS) à fréquence bêta dans le cervelet améliore le mouvement moteur et la coordination chez les souris présentant des déficits de type ataxie, selon une nouvelle étude.
  • La stimulation cérébrale profonde de 13 Hz délivrée au cervelet améliore les mouvements musculaires coordonnés dans un modèle de souris (Voiture8) de l’ataxie héréditaire.
  • Cerebellar DBS normalise l’activité musculaire pendant la locomotion et induit des avantages moteurs de longue durée Voiture8 souris.
  • La combinaison de l’activité physique sur tapis roulant avec du DBS à 13 Hz dans le cervelet a amélioré l’efficacité de ce traitement.

L’ataxie décrit le manque de contrôle musculaire volontaire nécessaire pour effectuer des mouvements coordonnés. En grec, «un táxis» signifie «sans coordination», qui est la racine du terme médical «ataxie». Parce que le soi-disant «petit cerveau» joue un rôle essentiel dans la coordination des mouvements volontaires, l’ataxie et les dysfonctionnements cérébelleux – ou les lésions de certaines régions du cervelet – tendent à aller de pair.

En tant que maladie neurodégénérative, l’ataxie entraîne la perte progressive de la capacité d’une personne à effectuer des mouvements fluides et coordonnés avec ses jambes, ses bras, ses mains, ses doigts, ses yeux, etc. Les complications de l’ataxie peuvent être débilitantes et, dans certains cas, entraîner une mort prématurée .

Une nouvelle recherche chez la souris semble prometteuse pour sauver des mouvements coordonnés dans un modèle de souris (Voiture8) de l’ataxie par stimulation cérébrale profonde dans les noyaux du cervelet à une fréquence d’onde bêta de 13 Hz. Cette étude à comité de lecture (Miterko et al., 2021) a été publiée le 26 février dans la revue en libre accès Communications de la nature.

Cette étude a été menée par une équipe de chercheurs du Baylor College of Medicine et du Texas Children’s Hospital, dirigée par la première auteure Lauren Miterko, stagiaire postdoctorale dans le laboratoire de Roy Sillitoe à Baylor.

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«Ici, nous démontrons les bénéfices potentiels du DBS dans un modèle d’ataxie en ciblant le cervelet, un centre moteur majeur du cerveau», expliquent les auteurs. “Nous utilisons le Voiture8 modèle murin d’ataxie héréditaire pour tester le potentiel de l’utilisation des noyaux cérébelleux DBS plus l’activité physique pour restaurer le mouvement. “

Notamment, ce traitement DBS a été grandement amélioré lorsque la stimulation cérébelleuse à 13 Hz a été administrée alors que les souris génétiquement modifiées avec une condition de type ataxie «se dandinaient» sur un tapis roulant. “Nous montrons que la DBS cérébelleuse restaure le mouvement dans l’ataxie et que le sauvetage du comportement moteur était le plus grand lorsque le traitement est associé à l’exercice et commence tôt après le début de l’ataxie”, notent les auteurs dans l’introduction de l’article.

“Nous avons d’abord ciblé le cervelet parce que c’est un centre moteur principal dans le cerveau, et cet emplacement cible pour DBS a connu un succès encourageant pour le traitement des problèmes moteurs associés à d’autres conditions, comme un accident vasculaire cérébral”, a déclaré Miterko dans un communiqué de presse. «Nous avons systématiquement ciblé le cervelet avec différentes fréquences de DBS et déterminé s’il y avait une fréquence optimale qui augmenterait l’efficacité du traitement. Lorsque nous avons utilisé une fréquence particulière, 13 Hz, c’est à ce moment que la fonction motrice s’est améliorée dans notre Voiture8 souris.”

“Nous savons que l’exercice, en général, peut être bénéfique à la fois pour la santé musculaire et neuronale, et des travaux antérieurs sur la maladie de Parkinson et les patients victimes d’un AVC ont mentionné que les techniques de neuromodulation combinées à la stimulation physique présentaient des avantages, nous avons donc décidé d’inclure l’exercice dans notre enquête”, a ajouté Miterko. . “Nous avons constaté que lorsque le [Car8 mice] reçu du DBS pendant un exercice sur un tapis roulant, il y avait des améliorations de la coordination motrice et du pas que nous n’avions pas observées avec la stimulation cérébrale profonde seule.

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Fait intéressant, pour la combinaison d’une stimulation à 13 Hz dans le cervelet associée à une activité physique pour sauver le mouvement et la coordination dans un modèle d’ataxie chez la souris, les souris avaient besoin de cellules de Purkinje fonctionnant bien.

Les chercheurs ont découvert que l’élimination génétique de la neurotransmission des cellules de Purkinje du cervelet au cortex cérébral via la voie cérébelleuse-thalamo-corticale bloquait la capacité de la DBS cérébelleuse à réduire l’ataxie. “L’un de nos objectifs est de mieux élucider le rôle des cellules de Purkinje dans la guérison de l’ataxie”, a déclaré le co-auteur Meike van der Heijden dans le communiqué de presse.

Note d’accompagnement: Cet aspect particulier de l’étude m’a marqué en tant qu’athlète car j’ai longtemps associé les fonctions robustes des cellules de Purkinje à l’optimisation des mouvements moteurs parfaitement synchronisés et à la coordination musculaire «superfluide» nécessaire pour des performances de pointe dans le sport. Sur un continuum, l’ataxie et la superfluidité sont aux extrémités opposées du spectre. (Voir “Ma quête de plusieurs décennies pour décoder une carte cérébrale excentrique” Super 8 “.”)

De mon point de vue, un autre aspect particulièrement révélateur du dernier article de Miterko et al.est que la stimulation des noyaux cérébelleux à des fréquences de 0, 2, 13 et 130 Hz semble soutenir des aspects distincts de la fonction du circuit cérébelleux.

“Par exemple, les fréquences delta et thêta entre 1 et 9 Hz favorisent l’apprentissage cérébelleux lors de l’escalade de la fibre à la cellule de Purkinje ainsi que des synapses parallèles fibre-à-cellule de Purkinje”, expliquent les auteurs. “En revanche, les fréquences bêta de 10 à 30 Hz facilitent la communication dans la voie cérébello-thalamo-corticale, et les fréquences plus élevées entre 30 et 260 Hz favorisent la mise à l’échelle, la planification et la synchronisation neuronale.”

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“Nous sommes particulièrement enthousiasmés par les résultats de cette étude car il est possible d’extrapoler notre approche pour traiter non seulement d’autres maladies motrices, mais peut-être aussi des affections neuropsychiatriques non motrices”, a conclu l’auteur principal Roy Sillitoe.

De plus en plus, les fonctions motrices et non motrices du cervelet sont reconnues et étudiées. Il sera intéressant de voir si de futures études identifient des implications cognitives spécifiques associées à la stimulation du cervelet humain à une fréquence bêta de 13 Hz.