Une bourse de $6,6 millions pour développer un neurostimulateur
Mahsa Shoaran © 2020 EPFL
La professeure Mahsa Shoaran, à la tête du laboratoire de neurotechnologies intégrées (NIL), vient d’obtenir une prestigieuse subvention du National Institute of Mental Health pour développer un nouveau système de stimulation cérébrale implantable qui peut mesurer et contrôler les réseaux cérébraux oscillatoires pour traiter les maladies psychiatriques graves, en particulier les troubles de l'humeur et de l'anxiété.
Cette subvention de 6,6 millions de dollars s'étend sur une période de cinq ans et permet à Mahsa Shoaran et son équipe de recherche de développer une micropuce implantable pour les troubles psychiatriques. Le National Institute of Mental Health (NIMH) est la principale agence fédérale des États-Unis pour la recherche sur la santé mentale. Dans ce projet, Mahsa Shoaran et son équipe travailleront avec Alik Widge, professeur assistant au département de psychiatrie et de sciences comportementales de l'université du Minnesota, et Gregory Molnar, professeur associé de neurochirurgie à la faculté de médecine de l'UMN. L'équipe pourrait disposer d'un appareil prêt à être utilisé pour la première fois chez l'homme dans un délai de cinq à six ans seulement.
« Les troubles mentaux semblent résulter davantage de défaillances de communication entre les régions du cerveau que du dysfonctionnement d'une seule région. Nous allons développer une nouvelle micropuce implantable pour le traitement des maladies psychiatriques graves, en ajustant les schémas d'activité de certains circuits cérébraux. Notre dispositif mettra en œuvre de nouveaux algorithmes qui mesureront et contrôleront le déclenchement rythmique des neurones dans les réseaux cérébraux distribués, rétablissant ainsi des schémas de communication saine dans le cerveau », explique la professeure adjoint en génie électrique à la faculté des science et technique de l'ingénieur et chercheuse principale au Centre de neuroprothèses. En cas de succès, le dispositif pourrait offrir une nouvelle option de traitement pour des affections telles que le syndrome de stress post-traumatique ou encore l'anxiété. Il conviendrait aux personnes dont les symptômes ne s'améliorent plus grâce aux médicaments et autres traitements.
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« Le défi est que la surveillance efficace de la synchronisation en temps réel nécessite des capacités de traitement du signal que l'on ne trouve dans aucun dispositif de neuromodulation existant ou prévu. Nous avons développé des circuits d'estimation de la synchronie à faible consommation d'énergie, spécifiquement optimisés pour les implants de type DBS, qui nous permettront d'atteindre cet objectif », explique Mahsa Shoaran.
Le laboratoire de Mahsa Shoaran est spécialisé dans les circuits intégrés pour le traitement et la stimulation des signaux neuronaux. Les scientifiques y développent des circuits implantables qui peuvent extraire efficacement les caractéristiques du domaine fréquentiel et effectuer une analyse des données sur la puce. Ces systèmes intègrent des techniques modernes d'apprentissage machine, directement sur la puce, permettant de suivre les fonctions et les symptômes du cerveau à une vitesse et avec une efficacité énergétique sans précédent.
Mahsa Shoaran a effectué son doctorat à l’EPFL, puis poursuivi ses recherches à l’institut de technologie de Californie et à l’université de Cornell avant de revenir à l’EPFL en tant que professeure assistante tenure track.