07/02/2011 - Les signes du cerveau

Menéame

Roberto Hornero, professeur au Département du Signal et de la Théorie de la Communication, coordonne le Groupe d’ingénierie biomédicale de l’Université de Valladolid, une équipe pluridisciplinaire composée de neuf ingénieurs de télécommunication et de cinq médecins de différentes spécialités (neurologie, neurologie, psychiatrie et ophtalmologie). Avec un vaste parcours de recherche, ils ont publié de nombreux articles dans des revues internationales spécialisées, ils ont eu de nombreux prix pour leurs travaux orientés vers l’aide au diagnostic de différentes pathologies. "Ce que nous faisons, c’est analyser des signaux ou des images médicales pour aider à diagnostiquer certaines pathologies. Par exemple, nous analysons des signaux d’électroencéphalogramme (activité électrique du cerveau) et des signaux de magnéto-encéphalogramme (action magnétique du cerveau), pour aider à diagnostiquer des maladies neurodégénératives comme la maladie d’Alzheimer, Parkinson, la détérioration cognitive légère, ou d’autres pathologies telles que la schizophrénie ou le syndrome du trouble de déficit d’attention et d’hyperactivité," explique Fournero.

Une autre ligne de recherche est liée à l’analyse des signaux d’oxymétrie, qui mesurent le niveau d’oxygène dans le sang (il est réalisé à travers la pince qui est mise sur le doigt d’un patient admis), à l’aide du diagnostic du syndrome de l’apnée obstruction du sommeil (SAOS). L’équipe de recherche, consciente des longues listes d’attente qui existent pour le diagnostic de ce syndrome, qui exige que le patient passe une nuit à l’hôpital pour lui faire un bilan de polysomnographie (un test complexe et face à laquelle sont enregistrés plus de 30 signaux de différents types), a mis en place une ligne de travail afin de simplifier le diagnostic, de sorte qu’il puisse être effectué au même domicile du patient uniquement avec le signal d’oxymétrie. Dans ce cas, le groupe travaille avec le pneumologue du fleuve Hortega Félix del Campo et a obtenu des précisions supérieures à 85% " Avec les résultats obtenus jusqu'à présent, nous pensons qu’ils peuvent au moins servir de preuve préliminaire pour ne pas avoir à obtenir le test coûteux dans les cas de SAOS sévère."

Ces études ont été réalisées sur des patients qui ont été hospitalisés et qui ont comparé la polysomnographie à laquelle ils sont soumis dans le centre de santé, à l’utilisation de l’oxymétrie uniquement par un logiciel qui analyserait automatiquement ce signal, et la prochaine étape sera de l’utiliser directement chez eux. À cet égard, Roberto Fournero estime nécessaire de renforcer l’implication du système de santé pour le tester avec des cas réels à domicile, il y a même la proposition d’utiliser la télémédecine, de sorte que le signal puisse être transmis à un serveur central pour analyse. "C’est une proposition que nous développons pour le Conseil de Castille et León dans l’espoir d’obtenir son financement."

Un autre travail de recherche concerne le traitement d’images médicales (rétinographies), en collaboration avec le docteur de l’hôpital clinique et collaboratrice de l’IOBA María Isabel López pour l’aide au diagnostic de la rétinopathie diabétique, qui se produit à la suite de l’excès de sucre dans le sang. "Les diabétiques doivent examiner le fond de l'œil tous les six mois ou un an parce qu’ils risquent de développer cette pathologie et de devenir aveugles." Et c’est qu’aujourd'hui, la cause la plus probable de cécité dans les pays industrialisés est due à la rétinopathie diabétique. "Notre idée est d’analyser automatiquement les fonds d’oeil pour détecter les deux signes typiques de cette pathologie: les exsudats durs (suspension de lipides et de protéines) et les saignements, et une fois détectés, on leur applique le laser pour que la pathologie cesse d’évoluer, parce que si on ne prend pas à temps le patient peut devenir aveugle." Pour ce faire, ils utilisent automatiquement des techniques de traitement de l’image via des réseaux neuronaux.

Système BCI

La dernière ligne de recherche et la plus jeune est celle du système Brain Computer Interface (BCI), dont l’objectif est d’utiliser l’activité cérébrale pour servir de signal de contrôle. Dans une première phase, il a été utilisé pour contrôler un robot-wifi, à la fois son mouvement et la web-cam qu’il a incorporé. "L’idée est très simple, vous devez imaginer le mouvement de la main gauche ou de la main droite, cela génère une activité cérébrale différente que nous l’avons enregistrée par l’électroencéphalogramme, et en pensant à déplacer une main ou une autre, on peut contrôler un dispositif."

Mais le groupe a fait un pas de plus. Les systèmes BCI sont conçus pour aider les personnes handicapées, surtout physiques, et ont donc mis au point, en collaboration avec le Centre national de référence (CRE) Handicap et l’Unité de San Andrés de Rabanedo, à León, une application domotique permettant aux utilisateurs du centre, aux grands handicapés, d’allumer ou d’éteindre une télévision, de monter ou de baisser le volume, de changer de chaîne, de gérer un DVD, une équipe de musique ou de contrôler les lumières. Ce projet a été financé par l’Imserso et cinq utilisateurs du CRE y ont participé. Ils travaillent maintenant dans une deuxième phase, financée par le même organisme, à laquelle s’ajouteront une vingtaine d’utilisateurs, et dans laquelle les applications, telles que le contrôle d’un téléphone, seront élargies, tout en modifiant le système BCI pour le rendre plus convivial par les intéressés.

Un petit équipement BCI portable, qui capture le signal d’électroencéphalogramme, est connecté par USB à un ordinateur portable sur lequel le logiciel a été mis en œuvre, qui analyse le signal de la personne. "Et c’est la même chose qu’avant, vous devez imaginer les mouvements des mains, à gauche ou à droite, et vous déplacer à l’intérieur d’un menu pour choisir ce que vous voulez." Cela est vrai, l’utilisateur a besoin d’un casque sur la tête, qui se connecte à l’amplificateur de la BCI par câble, qui recueille les signaux du cerveau."

Bien qu’il existe d’autres groupes de recherche qui travaillent sur cette même ligne, ils n’ont pas encore été commercialisés et chacun fait des applications différentes, comme par exemple la gestion d’un fauteuil roulant, bien que le CRE de León ait opté pour l’application domotique qui permet une certaine indépendance aux handicapés dans les affaires quotidiennes.

Roberto Fournero reconnaît que le système peut d’abord sembler lourd par le paratage nécessaire (il faut appliquer des gels sur le casque où les câbles sont connectés) et reconnaît la réticence initiale des utilisateurs, "il n’y avait pas beaucoup de gens qui voulaient participer, mais à la fin du projet et voir les résultats dans la gestion des appareils, les utilisateurs se disputaient pour faire partie du projet." Il estime toutefois que l’évolution de la technologie facilitera le système. "Par exemple, il y a déjà des casques sans fil qui vous permettent de vous connecter à l’ordinateur, il y en aura d’autres qui n’auront pas besoin de gels, qui feront des chapeaux plus esthétiques..., je suis convaincu que ces systèmes BCI commencent et que plus d’utilisateurs l’utilisent et que l’utilité sur le marché par les entreprises améliorera la technologie." Le Groupe d’Ingénierie Biomédicale de l’UVA a demandé deux brevets aux États-Unis (l’un relatif à l’apnée du sommeil et l’autre à l’aide au diagnostic de la maladie d’Alzheimer), étant donné que le logiciel n’est pas breveté en Europe. En Espagne, ils ont des registres de propriété intellectuelle.

Activité électrique

Le Hornero est convaincu que les recherches qu’ils mènent peuvent être commercialisées et que l’équipe a donc l’intention de créer une entreprise de base technologique, étant donné qu’il n’existe pas d’entreprises en Castille-Léon auxquelles ces résultats pourraient être transférés.

Dans le cas de la maladie d’Alzheimer, le groupe cherche à enregistrer l’électroencéphalogramme (activité électrique du cerveau) et le magnétoencéphalogramme (action magnétique du cerveau) des personnes qui le souffrent. À cette fin, ils ont comparé ces populations à une population en bonne santé par rapport à l’âge et au sexe, et des techniques de traitement de signal ont été utilisées pour vérifier s’il y avait des différences, "et nous avons constaté des différences significatives." Cette analyse est utile pour aider au diagnostic et en complément au médecin. En fait, ils analysent également une population intermédiaire avec une légère détérioration cognitive que de nombreux scientifiques considèrent comme un état antérieur dans la maladie d’Alzheimer. " Il s’agit de prédire quelles personnes vont souffrir de cette maladie, bien qu’il n’y ait pas aujourd'hui de vaccin pour le guérir, ni de diagnostic définitif, car celui-ci n’est obtenu que par nécropsie, l’examen histologique du cerveau lorsque le patient est mort. Cette maladie est traitée par différentes thérapies pour maintenir les malades actifs et retarder l’évolution de la maladie." Il en est de même pour les études sur la schizophrénie, qui permettent de connaître de manière plus fiable le sujet (pour de telles situations, il existe des traitements pharmacologiques), et pour les enfants hyperactifs, bien que dans ce cas, il n’ait été effectué qu’avec un magnétoencéphalogramme. Cette étude est publiée et elle montre comment les enfants hyperactifs âgés de 9 à 15 ans évoluent par rapport aux enfants normaux "nous avons vu comment la complexité cérébrale évolue entre eux, et elle est totalement différente ."

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