Neurotechnologie - Neurotechnology
La neurotechnologie est un terme utilisé pour englober toute méthode ou dispositif dans lequel l' électronique s'interface directement avec le système nerveux , y compris ceux conçus pour améliorer et réparer la fonction cérébrale via la neuromodulation médicale .
Fond
Le domaine des neurotechnologies existe depuis près d'un demi-siècle mais n'a atteint sa maturité qu'au cours des vingt dernières années. L'avènement de l'imagerie cérébrale a révolutionné le domaine, permettant aux chercheurs de surveiller directement les activités du cerveau pendant les expériences. La neurotechnologie a eu un impact significatif sur la société, bien que sa présence soit si courante que beaucoup ne réalisent pas son ubiquité. Des médicaments pharmaceutiques à la scintigraphie cérébrale, la neurotechnologie affecte directement ou indirectement presque toutes les personnes industrialisées, que ce soit des médicaments pour la dépression, le sommeil, le TDA , ou les antinévrotiques à la scintigraphie du cancer, la réadaptation après un AVC , et bien plus encore.
À mesure que la profondeur du champ augmente, cela permettra potentiellement à la société de contrôler et d'exploiter davantage ce que fait le cerveau et comment il influence les modes de vie et les personnalités. Les technologies courantes tentent déjà de le faire ; des jeux comme BrainAge et des programmes comme Fast ForWord qui visent à améliorer le fonctionnement du cerveau sont des neurotechnologies.
Actuellement, la science moderne peut imager presque tous les aspects du cerveau et contrôler un certain degré de la fonction du cerveau. Il peut aider à contrôler la dépression , la suractivation, la privation de sommeil et de nombreuses autres conditions. Sur le plan thérapeutique, il peut aider à améliorer la coordination motrice des victimes d' AVC , à améliorer la fonction cérébrale, à réduire les épisodes épileptiques (voir épilepsie ), à améliorer les patients atteints de maladies motrices dégénératives ( maladie de Parkinson , maladie de Huntington , SLA ) et peut même aider à soulager la perception de la douleur fantôme . Les progrès dans le domaine promettent de nombreuses améliorations et méthodes de réadaptation pour les patients souffrant de problèmes neurologiques. La révolution des neurotechnologies a donné naissance à l' initiative Decade of the Mind , lancée en 2007. Elle offre également la possibilité de révéler les mécanismes par lesquels l' esprit et la conscience émergent du cerveau.
Les types
Stimulation cérébrale profonde
La stimulation cérébrale profonde est actuellement utilisée chez les patients présentant des troubles du mouvement pour améliorer la qualité de vie des patients.
Stimulation magnétique transcrânienne
La stimulation magnétique transcrânienne (TMS) est une technique permettant d'appliquer des champs magnétiques au cerveau pour manipuler l'activité électrique à des loci spécifiques dans le cerveau. Ce domaine d'étude fait actuellement l'objet d'une grande attention en raison des avantages potentiels qui pourraient découler d'une meilleure compréhension de cette technologie. Le mouvement magnétique transcrânien des particules dans le cerveau est prometteur pour le ciblage et l'administration de médicaments, car des études ont démontré qu'il était non invasif sur la physiologie du cerveau.
La stimulation magnétique transcrânienne est une méthode relativement nouvelle d'étude du fonctionnement du cerveau et est utilisée dans de nombreux laboratoires de recherche axés sur les troubles du comportement, l' épilepsie , le SSPT , la migraine , les hallucinations et d'autres troubles. Actuellement, la stimulation magnétique transcrânienne répétitive fait l'objet de recherches pour voir si les effets comportementaux positifs de la SMT peuvent être rendus plus permanents. Certaines techniques combinent la TMS et une autre méthode de balayage telle que l'EEG pour obtenir des informations supplémentaires sur l'activité cérébrale telle que la réponse corticale.
Stimulation transcrânienne à courant continu
La stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) est une forme de neurostimulation qui utilise un courant constant et faible délivré par des électrodes placées sur le cuir chevelu. Les mécanismes sous-jacents aux effets de la tDCS sont encore incomplètement compris, mais les récents progrès en neurotechnologie permettant une évaluation in vivo de l'activité électrique du cerveau pendant la tDCS promettent de faire progresser la compréhension de ces mécanismes. Des recherches sur l'utilisation de la tDCS sur des adultes en bonne santé ont démontré que la tDCS peut augmenter les performances cognitives dans diverses tâches, selon la zone du cerveau stimulée. Le tDCS a été utilisé pour améliorer les capacités linguistiques et mathématiques (bien qu'une forme de tDCS ait également inhibé l'apprentissage des mathématiques), la durée d'attention, la résolution de problèmes, la mémoire et la coordination.
Électrophysiologie
L'électroencéphalographie (EEG) est une méthode de mesure non invasive de l'activité des ondes cérébrales. Un certain nombre d'électrodes sont placées autour de la tête et du cuir chevelu et des signaux électriques sont mesurés. Cliniquement, les EEG sont utilisés pour étudier l'épilepsie ainsi que la présence d'AVC et de tumeurs dans le cerveau. L'électrocorticographie (ECoG) repose sur des principes similaires mais nécessite l'implantation invasive d'électrodes à la surface du cerveau pour mesurer les potentiels de champ locaux ou les potentiels d'action de manière plus sensible.
La magnétoencéphalographie (MEG) est une autre méthode de mesure de l'activité cérébrale en mesurant les champs magnétiques générés par les courants électriques dans le cerveau. L'avantage d'utiliser le MEG au lieu de l'EEG est que ces champs sont très localisés et permettent de mieux comprendre comment des loci spécifiques réagissent à la stimulation ou si ces régions s'activent de manière excessive (comme dans les crises d'épilepsie).
Il existe des utilisations potentielles de l'EEG et du MEG, telles que la rééducation et l'amélioration de la cartographie après un traumatisme, ainsi que le test de la conductivité neuronale dans des régions spécifiques d'épileptiques ou de patients souffrant de troubles de la personnalité. L'EEG a été fondamental pour comprendre le cerveau au repos pendant le sommeil. L'EEG en temps réel a été envisagé pour une utilisation dans la détection de mensonges. De même, l'IRMf en temps réel fait l'objet de recherches comme méthode de traitement de la douleur en modifiant la façon dont les gens perçoivent la douleur s'ils sont informés du fonctionnement de leur cerveau lorsqu'ils souffrent. En fournissant une rétroaction directe et compréhensible, les chercheurs peuvent aider les patients souffrant de douleur chronique à réduire leurs symptômes.
Implants
Les implants neurotechnologiques peuvent être utilisés pour enregistrer et utiliser l'activité cérébrale pour contrôler d'autres dispositifs qui fournissent un retour d'information à l'utilisateur ou remplacent des fonctions biologiques manquantes. Les neurodispositifs les plus courants disponibles pour une utilisation clinique sont des stimulateurs cérébraux profonds implantés dans le noyau sous - thalamique pour les patients atteints de la maladie de Parkinson .
Médicaments
Les produits pharmaceutiques jouent un rôle essentiel dans le maintien d'une chimie cérébrale stable et sont la neurotechnologie la plus couramment utilisée par le grand public et la médecine. Des médicaments comme la sertraline , le méthylphénidate et le zolpidem agissent comme des modulateurs chimiques dans le cerveau et permettent une activité normale chez de nombreuses personnes dont le cerveau ne peut pas agir normalement dans des conditions physiologiques. Alors que les produits pharmaceutiques ne sont généralement pas mentionnés et ont leur propre domaine, le rôle des produits pharmaceutiques est peut-être le plus vaste et le plus courant dans la société moderne. Le mouvement de particules magnétiques vers des régions cérébrales ciblées pour l'administration de médicaments est un domaine d'étude émergent et ne cause aucun dommage de circuit détectable.
Cellules souches
Les technologies des cellules souches sont toujours présentes dans l'esprit du grand public et des scientifiques en raison de leur grand potentiel. Les progrès récents de la recherche sur les cellules souches ont permis aux chercheurs de poursuivre de manière éthique des études dans presque toutes les facettes du corps, y compris le cerveau. La recherche a montré que bien que la majeure partie du cerveau ne se régénère pas et constitue généralement un environnement très difficile pour favoriser la régénération, certaines parties du cerveau ont des capacités de régénération (en particulier l' hippocampe et les bulbes olfactifs ). Une grande partie de la recherche sur la régénération du système nerveux central est de savoir comment surmonter cette mauvaise qualité de régénération du cerveau. Il est important de noter qu'il existe des thérapies qui améliorent la cognition et augmentent le nombre de voies neurales, mais cela ne signifie pas qu'il y a une prolifération de cellules neurales dans le cerveau. On l'appelle plutôt un recâblage plastique du cerveau ( plastique car il indique la malléabilité) et est considéré comme une partie vitale de la croissance. Néanmoins, de nombreux problèmes chez les patients découlent de la mort de neurones dans le cerveau, et les chercheurs dans le domaine s'efforcent de produire des technologies qui permettent la régénération chez les patients victimes d'accidents vasculaires cérébraux, de la maladie de Parkinson, de traumatismes graves et de la maladie d'Alzheimer , ainsi que de nombreux autres. Alors qu'ils n'en sont qu'à leurs balbutiements, les chercheurs ont récemment commencé à faire des progrès très intéressants dans la tentative de traiter ces maladies. Des chercheurs ont récemment réussi à produire des neurones dopaminergiques pour la transplantation chez des patients atteints de la maladie de Parkinson dans l'espoir qu'ils pourront à nouveau se déplacer avec un approvisionnement plus régulier en dopamine. De nombreux chercheurs construisent des échafaudages qui pourraient être transplantés chez un patient souffrant d' un traumatisme médullaire pour présenter un environnement qui favorise la croissance des axones (parties de la cellule attribuées à la transmission de signaux électriques) afin que les patients incapables de bouger ou de sentir puissent le faire. donc encore. Les potentiels sont vastes, mais il est important de noter que bon nombre de ces thérapies sont encore en phase de laboratoire et sont lentement adaptées en clinique. Certains scientifiques restent sceptiques quant au développement du domaine et préviennent qu'il y a beaucoup plus de chances que des prothèses électriques soient développées pour résoudre des problèmes cliniques tels que la perte auditive ou la paralysie avant que la thérapie cellulaire ne soit utilisée dans une clinique.
Éthique
Cellules souches
Le débat éthique sur l'utilisation des cellules souches embryonnaires a suscité la controverse aux États-Unis et à l'étranger ; bien que plus récemment, ces débats se soient atténués en raison des progrès modernes dans la création de cellules souches pluripotentes induites à partir de cellules adultes. Le plus grand avantage pour l'utilisation des cellules souches embryonnaires est le fait qu'elles peuvent différencier (devenir) presque n'importe quel type de cellule à condition que les conditions et les signaux appropriés soient réunis. Cependant, les avancées récentes de Shinya Yamanaka et al. ont trouvé des moyens de créer des cellules pluripotentes sans utiliser de telles cultures cellulaires controversées. L'utilisation des propres cellules du patient et leur redifférenciation dans le type cellulaire souhaité évite à la fois le rejet possible des cellules souches embryonnaires par le patient et les problèmes éthiques associés à leur utilisation, tout en fournissant aux chercheurs une plus grande quantité de cellules disponibles. Cependant, les cellules pluripotentes induites ont le potentiel de former des tumeurs bénignes (bien que potentiellement malignes) et ont tendance à avoir une faible capacité de survie in vivo (dans le corps vivant) sur les tissus endommagés. Une grande partie de l'éthique concernant l'utilisation des cellules souches s'est dissipée du débat sur les cellules souches embryonnaires/adultes en raison de son caractère discutable, mais les sociétés se retrouvent maintenant à débattre pour savoir si cette technologie peut ou non être utilisée de manière éthique. Des améliorations des traits, l'utilisation d'animaux pour l'échafaudage tissulaire et même des arguments en faveur de la dégénérescence morale ont été avancés avec la crainte que si cette technologie atteint son plein potentiel, un nouveau changement de paradigme se produira dans le comportement humain.
Application militaire
Les nouvelles neurotechnologies ont toujours attiré l'attention des gouvernements, de la technologie de détection du mensonge à la réalité virtuelle en passant par la réadaptation et la compréhension de la psyché. En raison de la guerre en Irak et de la guerre contre le terrorisme, les soldats américains revenant d'Irak et d'Afghanistan auraient des pourcentages allant jusqu'à 12% atteints de SSPT . De nombreux chercheurs espèrent améliorer les conditions de ces peuples en mettant en œuvre de nouvelles stratégies de rétablissement. En combinant produits pharmaceutiques et neurotechnologies, certains chercheurs ont découvert des moyens de réduire la réaction de « peur » et théorisent qu'elle pourrait être applicable au SSPT. La réalité virtuelle est une autre technologie qui a beaucoup attiré l'attention des militaires. S'il est amélioré, il pourrait être possible de former les soldats à faire face à des situations complexes en temps de paix, afin de mieux préparer et former une armée moderne.
Intimité
Enfin, lorsque ces technologies se développent, la société doit comprendre que ces neurotechnologies pourraient révéler la seule chose que les gens peuvent toujours garder secrète : ce qu'ils pensent. Bien qu'il existe de nombreux avantages associés à ces technologies, il est nécessaire que les scientifiques, les citoyens et les décideurs politiques prennent en compte les implications pour la vie privée. Ce terme est important dans de nombreux cercles éthiques concernés par l'état et les objectifs des progrès dans le domaine de la neurotechnologie (voir Neuroéthique ). Les améliorations actuelles telles que les «empreintes digitales cérébrales» ou la détection de mensonges à l'aide d'EEG ou d'IRMf pourraient donner lieu à un ensemble de relations loci/émotionnelles dans le cerveau, bien que ces technologies soient encore à des années de leur pleine application. Il est important de considérer comment toutes ces neurotechnologies pourraient affecter l'avenir de la société, et il est suggéré que des débats politiques, scientifiques et civils soient entendus sur la mise en œuvre de ces nouvelles technologies qui offrent potentiellement une nouvelle richesse d'informations autrefois privées. Certains éthiciens sont également préoccupés par l'utilisation de la TMS et craignent que la technique puisse être utilisée pour modifier les patients de manière non souhaitée par le patient.
Liberté cognitive
La liberté cognitive fait référence à un droit suggéré à l'autodétermination des individus pour contrôler leurs propres processus mentaux, leur cognition et leur conscience, y compris par l'utilisation de diverses neurotechnologies et substances psychoactives. Ce droit perçu est pertinent pour la réforme et le développement des lois associées.
Voir également
Notes de bas de page
Les références
- Mosconi, L.; Brys, M. ; Glodziksobanska, L.; Desanti, S.; Rusinek, H.; Deléon, M. (2007). « Détection précoce de la maladie d'Alzheimer à l'aide de la neuroimagerie ». Gérontologie expérimentale . 42 (1–2) : 129–38. doi : 10.1016/j.exger.2006.05.016 . PMID 16839732 . S2CID 34710603 .
- Wassermann, EM (1998). "Risque et sécurité de la stimulation magnétique transcrânienne répétitive: rapport et directives suggérées de l'atelier international sur la sécurité de la stimulation magnétique transcrânienne répétitive, 5-7 juin 1996" . Électroencéphalographie et neurophysiologie clinique . 108 (1) : 1-16. doi : 10.1016/S0168-5597(97)00096-8 . PMID 9474057 .
- Gross, R., Emory University Dept. of Neurosurgery, interviewé par C. Stone, 6 octobre 2009.