Pour la première fois, des chercheurs ont enregistré des données liées à la douleur provenant de l’intérieur du cerveau de personnes souffrant de troubles de la douleur chronique causés par un accident vasculaire cérébral ou une amputation (douleur du membre fantôme). Un objectif longtemps recherché a été de comprendre comment l’activité cérébrale représente la douleur et comment moduler cette activité pour soulager la douleur chronique. Les données ont été recueillies pendant des mois pendant que les patients étaient à la maison et analysées à l’aide d’outils d’apprentissage automatique. Ce faisant, les chercheurs ont identifié une zone cérébrale associée à la douleur chronique et des biomarqueurs objectifs de la douleur chronique chez des patients individuels.
Ces résultats, qui représentent une première étape vers le développement de nouvelles méthodes pour suivre et traiter la douleur chronique, ont été publiés dans neurosciences de la nature et financé par l’initiative Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) des National Institutes of Health et l’Initiative à long terme pour aider à mettre fin à la dépendance, ou NIH HEAL Initiative.
« C’est un excellent exemple de la façon dont les outils de mesure de l’activité cérébrale issus de l’initiative BRAIN ont été appliqués à l’important problème de santé publique du soulagement de la douleur chronique sévère et persistante », a déclaré Walter Koroshetz, MD, directeur de l’Institut. pour les troubles neurologiques. et Stroke, qui fait partie du NIH. « Nous espérons que la construction de ces résultats préliminaires pourra conduire à des traitements efficaces et non addictifs contre la douleur. »
La douleur chronique est l’une des causes les plus importantes d’invalidité dans le monde. La douleur neuropathique est causée par des dommages au système nerveux lui-même. Cela se produit le plus souvent en raison d’une blessure aux nerfs de notre corps, mais pour les personnes de cette étude, on pense que leur douleur provient du cerveau lui-même. Ce type de douleur ne répond pas bien aux traitements actuels et peut être débilitant pour ceux qui vivent avec.
Quand on y pense, la douleur est l’une des expériences les plus fondamentales qu’un organisme puisse avoir. Malgré cela, il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas sur le fonctionnement de la douleur. En développant de meilleurs outils pour étudier et affecter potentiellement les réponses à la douleur dans le cerveau, nous espérons offrir des options aux personnes vivant avec des douleurs chroniques. »
Prasad Shirvalkar, MD, Ph.D., professeur agrégé d’anesthésie et de chirurgie neurologique à l’Université de Californie, San Francisco, et auteur principal de l’étude
Traditionnellement, les chercheurs recueillent des données sur la douleur chronique par le biais d’auto-déclarations de personnes vivant avec la maladie. Des exemples de ce type de données comprennent des questionnaires sur l’intensité de la douleur et l’impact émotionnel de la douleur. Cependant, cette étude a également examiné directement les modifications de l’activité cérébrale dans deux régions où l’on pense que les réponses à la douleur se produisent : le cortex cingulaire antérieur (ACC) et le cortex orbitofrontal (OFC), car les participants ont signalé leurs niveaux actuels de douleur chronique.
« Les études FMRI montrent que les régions ACC et OFC du cerveau s’illuminent lors d’expériences sur la douleur aiguë. Nous étions intéressés de voir si ces régions jouaient également un rôle dans la façon dont le cerveau traite la douleur chronique », a déclaré le Dr Shirvalkar. « Nous étions plus intéressés par des questions telles que la façon dont la douleur change avec le temps et quels signaux cérébraux pourraient correspondre ou prédire des niveaux élevés de douleur chronique. »
Quatre participants, trois souffrant de douleurs post-AVC et un souffrant de douleurs du membre fantôme, ont eu des électrodes ciblées sur leur ACC et OFC implantées chirurgicalement. Plusieurs fois par jour, chaque participant a été invité à répondre à des questions sur la façon dont il évaluerait la douleur qu’il ressentait, y compris la force, le type de douleur et la façon dont son niveau de douleur le faisait ressentir émotionnellement. Ils lanceraient ensuite un enregistrement cérébral en cliquant sur un dispositif de contrôle à distance, qui fournirait un instantané de l’activité dans l’ACC et l’OFC à ce moment précis. À l’aide d’analyses d’apprentissage automatique, l’équipe de recherche a pu utiliser l’activité de l’OFC pour prédire l’état de la douleur chronique des participants.
Dans une étude distincte, les chercheurs ont examiné comment l’ACC et l’OFC répondaient à la douleur aiguë, causée par l’application de chaleur sur des zones du corps des participants. Chez deux des quatre patients, l’activité cérébrale était à nouveau capable de prédire les réponses à la douleur, mais dans ce cas, l’ACC semblait être la région la plus impliquée. Cela suggère que le cerveau traite différemment la douleur aiguë par rapport à la douleur chronique, bien qu’une étude plus approfondie soit nécessaire car les données de seulement deux participants ont été utilisées dans cette comparaison.
Cette étude représente une première étape vers la découverte des modèles d’activité cérébrale qui sous-tendent notre perception de la douleur. L’identification d’une telle signature de la douleur permettra le développement de nouvelles thérapies capables de modifier l’activité cérébrale pour soulager la souffrance due à la douleur chronique. Le bénéfice le plus immédiat réside peut-être dans les informations issues des études en cours sur HEAL et BRAIN sur l’utilisation de la stimulation cérébrale profonde (DBS) pour traiter la douleur chronique. Les travaux en cours et futurs impliquant davantage de participants seront essentiels pour déterminer si différentes conditions de douleur partagent l’activité OFC observée chez ces patients ou comment les signatures diffèrent entre les personnes souffrant de différentes conditions de douleur.
Des approches DBS plus modernes qui adaptent la stimulation en fonction des biomarqueurs de l’activité cérébrale ont été utilisées pour traiter avec succès certains troubles cérébraux, tels que la maladie de Parkinson et le trouble dépressif majeur, mais de tels succès ont nécessité des biomarqueurs cérébraux bien établis. Pour des conditions telles que la douleur chronique, l’identification de biomarqueurs en est à ses débuts.
Des traitements efficaces et non addictifs pour les douleurs chroniques sont un objectif principal des efforts de l’initiative NIH HEAL pour trouver des solutions scientifiques pour arrêter la crise de santé publique des opioïdes. Les résultats sont une étape clé dans l’identification de biomarqueurs spécifiques de la douleur pour personnaliser la gestion de la douleur pour les individus, conduisant au développement de nouvelles technologies et avancées pour mieux comprendre les circuits cérébraux, un élément important de l’initiative NIH BRAIN.
Cette étude a été financée par l’initiative BRAIN (UH3NS109556), l’initiative NIH HEAL (UH3NS115631) et la Defense Advanced Research Projects Agency. (DARPA).
Instituts nationaux de la santé
Shirvalkar, P. et coll. (2023) Première prédiction humaine de l’état de la douleur chronique à l’aide de biomarqueurs neuronaux intracrâniens. neurosciences de la nature. doi.org/10.1038/s41593-023-01338-z.