Au Centre d'imagerie cérébrale de l'Université de Cardiff (CUBRIC), observer le fonctionnement du cerveau ne relève pas de la science-fiction. En utilisant une technologie appelée Stimulation Magnétique Transcrânienne (SMT), les chercheurs peuvent stimuler l'activité électrique d'une partie du cerveau d'un volontaire en toute sécurité et sans douleur, et découvrir en quoi cela affecte ses capacités cognitives - ou même utiliser un scanner IRM pour observer les modifications de l'activité cérébrale à l’écran.

CUBRIC research building- photo of the side looking up at signage
man standing and woman sitting, CUBRIC building, Cardiff University
Le bâtiment de CUBRIC, Université de Cardiff

De plus, les recherches chez CUBRIC reposent sur du matériel fabriqué au pays de Galles. Magstim, basé à Whitland dans le Carmarthenshire, est l'un des leaders mondiaux du développement et de la fabrication de machines SMT. Son partenariat de longue date avec CUBRIC a franchi une étape importante en 2016 lorsqu'il a fourni des équipements pour le nouveau bâtiment primé du Centre sur le Science and Innovation Campus de l'Université.

Testing at Cardiff University Brain Research Imaging Centre
Technician looking at Motherboard
Fabrication des machines SMT chez Magstim

Les machines SMT stimulent l'activité électrique dans le cerveau avec de brèves impulsions magnétiques hautement concentrées, délivrées via une bobine maintenue près de la tête. Michael Polson, responsable technique chez Magstim, explique : « Nous avons fourni à CUBRIC deux types de machines. Nous fabriquons un appareil produisant des impulsions uniques. Dans sa forme la plus simple, cela permet aux scientifiques d'examiner le fonctionnement de certaines voies nerveuses, presque comme un vérificateur de circuit. »

TMS equipment used at Cardiff University
TMS equipment being held on the head of a patient to scan the brain
Les machines SMT à l’Université de Cardiff

« L’autre type d’appareil dont ils disposent est notre stimulateur à débit rapide, qui peut délivrer des trains d’impulsions électriques plus longs. Ceci peut être utilisé en conjonction avec un scanner IRM pour voir ce qui se passe dans le métabolisme cérébral : ils stimulent une partie du cerveau et permettent de voir comment cela provoque une activité dans d'autres endroits, comme une ligne de dominos. Il montre comment les voies nerveuses s'interconnectent et interagissent les unes avec les autres. »

« Notre groupe de recherche s'intéresse principalement au contrôle cognitif et à l'inhibition de la réponse. C'est le processus d'arrêt d'une action une fois que vous l'avez commencée. »"

Adam Partridge, responsable du laboratoire de stimulation du cerveau de CUBRIC, nous raconte : « Notre groupe de recherche s'intéresse principalement au contrôle cognitif et à l'inhibition de la réponse. C'est le processus d'arrêt d'une action une fois que vous l'avez commencée. »

« Nous pouvons cibler les zones du cerveau qui nous intéressent, délivrer des impulsions pendant que des personnes effectuent des tâches comportementales, puis en mesurer les résultats - par exemple leur temps de réaction ou leur précision. C’est la façon la plus simple d’utiliser le matériel Magstim pour sonder les liens entre le cerveau et le comportement. »

Graphic of Phrenology head
TMS equipment being held on the head of a patient to scan the brain
Schéma illustré de localisation phrénologique et équipement SMT à l’Université de Cardiff

L'utilisation de machines SMT dans la même pièce qu'un scanner IRM - en réalité un électro-aimant géant - constitue un formidable défi technique, et les ingénieurs de Magstim ont travaillé d'arrache-pied pour le relever. »

« Des forces énormes sont exercées sur la bobine, ce qui peut provoquer sa rupture », explique Polson. « J'ai fait quelques calculs et suis parvenu à une estimation approximative de 10.000 newtons, ou 1.000 kg. C'est l'équivalent d'une voiture suspendue sur le côté de notre bobine. Et nous devons empêcher les machines Magstim de provoquer des interférences radio qui entravent le fonctionnement du scanner sensible. C'est un défi de taille. »

Woman working at desk in  CUBRIC
Fabrication de machines SMT chez Magstim

En dehors du laboratoire, le SMT n'est pas seulement utilisé comme outil de recherche. Ces dernières années, il a été approuvé comme traitement non-médicamenteux contre la dépression dans de nombreux territoires, y compris les États-Unis et le Royaume-Uni. Ceci a élargi le marché potentiel pour les machines de Magstim, portant le nom de la société galloise dans les hôpitaux et les installations de traitement du monde entier.

Et bien que le travail effectué à CUBRIC soit hautement théorique, les découvertes de ses scientifiques pourraient avoir un effet profond sur la compréhension et le traitement de nombreuses affections neurologiques courantes. Selon Partridge : « Nous faisons de la neuroscience de base et essayons de comprendre le fonctionnement du cerveau, mais plus tard, cela pourrait s’appliquer à toutes sortes de domaines, comme le jeu compulsif ou les troubles de l’alimentation. Les aspects du contrôle cognitif sont fortement impliqués dans beaucoup de ces troubles. »

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