Votre cerveau en six minutes : la plateforme NeuroCatch pour l'évaluation du cerveau

Historiquement, la seule évaluation de la fonction cérébrale était un examen neurologique/neuropsychologique. Ces tests traditionnels ont été menés à travers de longs entretiens avec des patients avec plusieurs tests papier-crayon fastidieux.

À un certain moment, des méthodes neurophysiologiques, telles que l'électroencéphalographie (EEG), ont été ajoutées à ces tests traditionnels, puis améliorées par l'ajout de nouvelles méthodes de neuroimagerie.

Cependant, des découvertes récentes suggèrent qu'un entretien et un test ne suffisent pas. Les méthodes de neuroimagerie actuelles telles que la tomographie informatisée (CT), bon nombre des diverses méthodes basées sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomographie par émission de positrons (TEP) et la magnétoencéphalographie (MEG) ont tendance à être très coûteuses et nécessitent à la fois une infrastructure intensive et un personnel professionnel. Ainsi, l'industrie et le milieu universitaire sont à la recherche de méthodes moins chères, plus fiables et plus accessibles aux patients de tous les jours.

L'une de ces méthodes est les potentiels liés aux événements (ERP). Actuellement, la mesure des potentiels évoqués est l'une des méthodes expérimentales les plus populaires en neurosciences cognitives pour étudier les corrélats physiologiques du traitement de l'information sensorielle et cognitive avec les processus d'apprentissage, la mémoire et l'attention, la surcharge ou encore le stress.

Bien que l'ERP soit une méthode établie ( elle a été développée pour la première fois dans les années 30 ), sa mise en œuvre dans des essais cliniques quotidiens est toujours en cours. Les ERP sont également utilisés dans l'un des protocoles les plus populaires pour l'interface cerveau-ordinateur non invasive (BCI).

NeuroCatch est une entreprise passionnante qui travaille non seulement sur l'utilisation clinique des ERP ( en particulier sur les lésions cérébrales, les maladies neurologiques et la santé mentale ), mais exploite également les ERP dans le contexte de l'optimisation du cerveau et de la recherche scientifique.

Plus précisément, NeuroCatch a développé ses propres méthodes d'évaluation et de surveillance d'une gamme de conditions telles que les commotions cérébrales et le SSPT, et explore déjà des applications plus larges pour leur solution.

La solution NeuroCatch est un outil accessible et efficace d'évaluation et de surveillance du cerveau

La solution de NeuroCatch est basée sur la technologie d'électroencéphalographie (EEG), qui enregistre l'activité électrique du cerveau de manière non invasive ( des électrodes sont placées le long du cuir chevelu ). Une telle mesure est une méthode accessible, disponible, peu coûteuse et portable qui peut être effectuée dans n'importe quel cabinet de neurologue.

Sa solution contient une tasse EEG, des écouteurs, un ordinateur et un appareil qui peut faire des mesures précises une réalité : l'adaptateur Evoked Potential Input/Output (EPiO)™. À l'aide de ce système, la société exploite les potentiels évoqués liés (ERP) dans des mesures rapides des fonctions cérébrales.

L'un des paramètres critiques de tout système ERP est la précision du temps, car les potentiels cérébraux nécessitent de nombreuses répétitions de stimulation et la réponse cérébrale à ces stimuli se produit des dizaines ou des centaines de millisecondes après leur apparition. C'est pourquoi NeuroCatch a développé son synchroniseur de temps — EPiO™. Leur technologie permet [one] de capturer les ondes cérébrales avec une imprécision de mesure proche de zéro.

NeuroCatch utilise un capuchon EEG avec un maillage à trois canaux avec les électrodes humides AG/AgCl les plus populaires placées sur les positions standard pour la mesure ERP - Fz ( sur le lobe frontal ), Cz ( entre les lobes frontal et pariétal, sur le cortex somato-sensoriel ), & Pz ( sur le lobe pariétal ), tous trois basés sur des recherches scientifiques établies.

Ils ont sélectionné des ERP sensation-cognition bien établis : (1) la sensation auditive après environ 100 ms après les stimuli ; (2) l'excentrique auditif ( c'est-à- dire l'attention de base ) après 300 ms ; et (3) le traitement auditif de la parole ( c'est-à- dire le traitement cognitif) après 400 ms. Les publications montrent que ces ERP peuvent fournir des informations spécifiques sur le fonctionnement du cerveau, du traitement sensoriel de bas niveau au traitement cognitif de niveau supérieur et ont donc une capacité de diagnostic. Au-delà des paramètres techniques essentiels, leur système intègre des algorithmes de détection et de correction du bruit qui accélèrent la génération du rapport d'évaluation final au patient ou au clinicien. De plus, des signaux de filtrage logiciel entièrement automatiques détectent les pics ERP et effectuent tous les calculs de fond nécessaires pour fournir un rapport perspicace ( plus à ce sujet ci-dessous ).

L'EEG conventionnel a une place bien établie dans la communauté médicale pour la quantification hospitalière ou ambulatoire de l'activité épileptique, la détection des foyers épileptiques, les évaluations du sommeil, la surveillance des états anesthésiques. Cependant, la technologie n'est généralement pas portable, nécessite des sessions d'évaluation prolongées (par exemple > 45 minutes, parfois même du jour au lendemain) et des spécialistes sont nécessaires pour interpréter et surveiller les données. Ainsi, l'EEG conventionnel est une méthode d'évaluation lente, lourde et exigeante en personnel.

De plus, les évaluations EEG conventionnelles manquent d'un rapport généré automatiquement fournissant des résultats de test perspicaces qui sont facilement accessibles par les cliniciens et les patients.

Dans l'ensemble, la plateforme de NeuroCatch est à la fois rapide et portable, et peut fournir des rapports qui peuvent être utilisés dans une variété de contextes, par exemple pour évaluer l'évolution des conditions cérébrales suite à une commotion cérébrale.

La procédure de test de NeuroCatch est nettement plus rapide :

La préparation au test dure environ 5 minutes, et consiste à mettre un bonnet sur la tête du patient et à obtenir la conductivité appropriée (niveau d'impédance <30kΩ). Le patient n'a pas besoin d'une préparation spécifique pour ce test (par exemple, pas de jeûne requis).

Il est toutefois déconseillé aux patients de consommer de l'alcool ou des drogues avant le test NeuroCatch, en raison de leur effet documenté sur la fonction cérébrale.

De plus, le patient peut également signaler sa consommation de caféine ou de nicotine au médecin ou au technicien, dont les effets peuvent être pris en compte par les algorithmes de NeuroCatch. Le test réel prend environ 6 minutes de stimulation sonore ( dans une variété de tons ) et cognitive ( paires de mots parlés ). Les stimuli sonores suscitent les réponses N100 et P300 et les paires de mots parlés suscitent le N400. Les participants doivent prêter attention aux stimuli auditifs tout en maintenant une fixation visuelle sur une croix présentée sur le moniteur.

Les résultats du test sont présentés par le biais de profils de sujets générés automatiquement composés de tracés radar superposés sur une plage saine standardisée pour permettre des comparaisons rapides.

L'automatisation accélère l'ensemble du flux de travail tout en garantissant la standardisation et l'objectivité des tests.

Globalement, ce rapport est utilisé par les professionnels pour identifier les domaines cognitifs d'amélioration pour les individus en bonne santé, mais aussi pour personnaliser le parcours de traitement d'un patient.

Une solution fiable basée sur plusieurs collaborations notables

Dès le début, les fondateurs de NeuroCatch ont voulu répondre directement au besoin d'une mesure physiologique rapide, objective de la fonction cérébrale cognitive.

Les besoins sont énormes, car les troubles cérébraux affectent directement 1 Nord-Américain sur 3, et l'ensemble actuel d'outils de santé disponibles manque encore d'instruments sensibles pour mesurer la fonction cérébrale cognitive saine par rapport au dysfonctionnement.

Avec plus de 7 ans de R&D aux États-Unis et plus de 25 ans de recherche scientifique derrière la solution de NeuroCatch, la surveillance des signes vitaux cérébraux chez Neurocatch est en cours avec des athlètes d'élite à la Mayo Clinic, à la Sanford Clinic et à la Creative Artists Agency ( CAA).

Ces collaborations de recherche ont été essentielles à la commercialisation de la plate-forme NeuroCatch® ( voir le site Web de NeuroCatch pour plus d'informations sur le parcours de l'entreprise et l'ensemble de ses recherches et publications ). Le plan de développement actuel de la société fournit une feuille de route produit très claire pour élargir les indications cliniques et accroître la facilité d'utilisation.

NeuroCatch a toujours opéré à l'intersection de la science, de la médecine et des affaires pour s'assurer que ses solutions sont à la fois innovantes et efficaces.

Plus précisément, en plus des projets de R&D menés en collaboration avec des scientifiques et des cliniciens nord-américains, la solution commerciale de NeuroCatch est utilisée par les scientifiques pour l'acquisition automatisée d'ERP.

La plate-forme NeuroCatch® fournit des données ERP brutes, ouvrant un plus large éventail d'applications possibles pour les scientifiques (alors que les données EEG sous-jacentes sont également accessibles), mais sans aucun doute ces avantages seront appréciés par ceux qui sont impliqués dans la recherche utilisant les ERP.

Par exemple, la plate-forme a été utilisée par de nombreux groupes indépendants dans le milieu universitaire depuis plus d'une décennie (par exemple Mayo Clinic). Il est largement déployé en Amérique du Nord et se développe davantage en Europe et en Australie. La plate-forme est également utilisée par certains des meilleurs centres de recherche des États-Unis (par exemple Cornell) qui l'utilisent dans la recherche pour publier des études indépendantes.

Enfin, la plate-forme NeuroCatch® a été déployée pour être utilisée dans une variété croissante d'organisations amateurs et professionnelles de premier plan dans les domaines du sport (par exemple, le football des jeunes, le hockey américain, le MMA), de la défense (par exemple, la recherche sur les vétérans) et de l'espace (par exemple, SpaceX) .

Un exemple d'étude, où le système de NeuroCatch a été utilisé pour recueillir des preuves, était une recherche menée sur les sports de contact pour les jeunes au hockey.

Les individus ont été suivis entre le départ, la blessure, le retour au jeu (RTP) et la fin de la saison.

Les ERP ont été enregistrés lors de ces interventions parallèlement à l'administration des protocoles cliniques de routine de gestion des commotions cérébrales et des interventions existantes et nouvelles. Immédiatement après la commotion cérébrale, des changements significatifs peuvent être détectés dans les trois mesures ERP, l'étude historique initiale montrant des augmentations d'amplitude et des retards de latence.

Alors que la plupart de ces mesures sont revenues aux niveaux de base après que les joueurs aient passé leur protocole RTP, les amplitudes P300 étaient toujours significativement plus élevées que la ligne de base, démontrant une sensibilité accrue à la déficience résiduelle non détectée des commotions cérébrales.

Soulignant davantage la sensibilité de la plateforme NeuroCatch®, des analyses similaires ont démontré et reproduit la capacité de détecter des changements sous-commotionnels chez les joueurs de hockey et de football qui n'ont pas subi de commotions diagnostiquées. Les résultats de la plate-forme NeuroCatch® étaient très et significativement sensibles au nombre d'impacts subis par ces acteurs, montrant un schéma constant de changements d'une étude à l'autre.

La genèse de NeuroCatch et leur engagement continu envers la recherche et le milieu universitaire, la rareté d'outils d'évaluation fiables, les résultats des recherches propres et indépendantes de NeuroCatch, la portabilité de la plateforme, l'automatisation du processus d'évaluation et l'utilisation des résultats d'évaluation pour améliorer les performances cérébrales d'individus en bonne santé ou des thérapies sur mesure pour les patients neurologiques - tous conduisent à l'opinion que NeuroCatch a créé un produit utile pour les cliniciens, les chercheurs et au-delà.

Il reste encore beaucoup à faire pour NeuroCatch, y compris une normalisation plus poussée entre les groupes de patients et les groupes d'âge, et le développement d'évaluations pour un plus large éventail de conditions. À cet égard, NeuroCatch remarque déjà un cercle vertueux dans son approche où (i) Les algorithmes d'automatisation de NeuroCatch traduisent déjà les tests en résultats standardisés, le balayage étant indépendant de la personne qui l'exécute (ii) Comme NeuroCatch et ses partenaires effectuent des tests, NeuroCatch peut affiner les bases de données normatives existantes en tenant compte des spécificités des patients (par exemple, l'âge, le sexe, l'état sous-jacent), avec une évolutivité à l'esprit compte tenu de la courte durée des tests de NeuroCatch. Comme l'a mentionné le Dr Ryan D'Arcy : « Il est, à notre connaissance, une première notable en termes de future normalisation commune ERP à grande échelle et de données normatives en libre accès grâce à une publication évaluée par des pairs, quelque chose qui est rassemblé dans le cadre des signes vitaux du cerveau. Nous pensons que c'est une direction très importante vers laquelle le domaine doit se diriger ».

Dans l'ensemble, les réalisations du Dr Ryan D'Arcy et de l'équipe NeuroCatch sont pour le moins remarquables, et le potentiel de mise en œuvre de la plateforme NeuroCatch® doit être surveillé de près car l'entreprise fait des progrès notables sur le front réglementaire, avec prévoit d'étendre ses autorisations existantes pour une utilisation clinique aux États-Unis et au Canada.

Description de la "Démo" réalisée par l'équipe NeuroCatch pour NTX Services

NTX Services a pu rencontrer (virtuellement) deux fois l'équipe de NeuroCatch afin de participer à l'expérience utilisateur réelle des cliniciens/techniciens ( dans le cadre de cette revue de produit, le mot "technicien" sera utilisé ) et des participants /les patients.

Au total, 3 procédures ont été réalisées sur 2 participants volontaires différents.

Chaque procédure commençait en s'assurant que le participant volontaire mettait un casque et un capuchon EEG.

En ce qui concerne l'EEG Cap, le clinicien s'est assuré que la bonne impédance était obtenue ( toutes les électrodes avaient une impédance d'environ 5 kΩ , sauf celle de référence à 12 kΩ ).

En parallèle, la technicienne a mené une entrevue avec le participant en parcourant un questionnaire avec des questions relatives à l'humeur, aux stimulants, aux médicaments, etc., l'ensemble du processus ne durant pas plus de 10 minutes. L'équipe a expliqué qu'elle prenait son temps à des fins de démonstration et a souligné que le test est souvent effectué rapidement sur le terrain, les temps de référence les plus courts étant généralement de 10 minutes au total.

À ce moment-là, la série de tests a commencé, nécessitant un silence complet pendant les 6 minutes et 32 ​​secondes qu'il a fallu pour effectuer le test du patient.

Le rapport de ce test a été généré en 2 minutes et prêt à être examiné par le technicien pour le patient.

Ce rapport comprend les formes d'onde ERP enregistrées réelles ainsi qu'un aperçu des 3 tests effectués (c.-à-d., N100 pour déterminer la sensation auditive, P300 pour déterminer l'attention de base et N400 pour déterminer le traitement cognitif), ainsi que des résultats plus détaillés pour chacun des les 3 tests avec un recul sur l'amplitude et la latence de chaque test par rapport à un échantillon (de la population générale tous âges et sexes confondus).

Alors que la page récapitulative affiche généralement ces 6 valeurs récapitulatives (c'est-à-dire l'amplitude et la latence pour chaque type de test), et si les valeurs obtenues sont "dans la plage", pour le premier participant prenant part à cette démo, les deux valeurs P300 n'ont pas été présentées dans la page de résumé, cependant, le P300 enregistré avec succès a été affiché dans le résultat de la forme d'onde.

L'absence de ces données récapitulatives se produit lorsque l'algorithme de détection de pic de NeuroCatch AI n'a pas réussi à établir des critères suffisants pour être activé. Il s'agit d'une fonctionnalité de conception permettant d'éviter les faux positifs et de permettre à l'algorithme d'intelligence artificielle d'"apprendre" en continu au fil du temps, les formes d'onde ERP enregistrées réelles étant toujours fournies comme résultat de base. Bien que peu fréquent selon l'équipe NeuroCatch, le détecteur de pic d'IA peut ne pas s'activer en raison d'une combinaison de facteurs, qui peuvent avoir un impact sur les données psychophysiologiques, y compris des stimuli externes et/ou des facteurs intrapersonnels (par exemple, l'état cognitif ou physiologique du participant pendant le test, manque d'attention au test P300, etc.).

Par conséquent, l'algorithme NeuroCatch n'a pas automatiquement calculé l'amplitude et la latence du test P300, mais un technicien/clinicien qualifié devrait être en mesure d'examiner les formes d'onde du rapport détaillé et de fournir néanmoins une évaluation aux patients concernant leur test P300.

La procédure a également été préparée pour un autre participant bénévole.

La préparation s'est déroulée de la même manière et a pris à peu près le même temps qu'avec le premier participant.

Dans ce cas, l'impédance était presque la même pour chaque électrode à ~ 5 kΩ.

L'algorithme de détection des pics d'IA a été activé pour toutes les réponses ERP, de sorte que le rapport incluait toutes les valeurs des analyses, y compris dans la partie récapitulative du rapport (avec des informations sur l'amplitude et la latence P300 présentées cette fois-ci).

Les données de ce volontaire en bonne santé ont montré une amplitude P300 inférieure combinée à une latence N400 accrue, ce que le technicien NeuroCatch a interprété comme ayant probablement un participant fatigué dans ce cas, malgré des résultats dans la plage normative standardisée.

Pour valider l'hypothèse qu'il est possible d'optimiser les résultats, le technicien a répété le scan NeuroCatch après avoir « réveillé » le participant volontaire en lui servant un double expresso. Une deuxième série de tests a ensuite été effectuée sur le participant volontaire.

Cette fois-ci, le test P300 a montré une amplitude plus élevée et le test N400 a montré une latence plus courte.

Une fois de plus, l'algorithme de détection de pic AI s'est activé et le rapport de synthèse a également montré les valeurs d'amplitude et de latence pour les 3 tests effectués. Dans tous les cas, les formes d'onde ERP réelles enregistrées étaient disponibles pour vérifier les réponses physiologiques.

Dans l'ensemble, la réalisation de deux séries de tests (l'une peu de temps après l'autre) nous a permis d'observer que cette série de tests (et les résultats de forme d'onde correspondants) sont assez sensibles aux changements de la situation spécifique du participant un jour donné (par exemple, niveau de caféine dans le système).

Cela confirme l'importance d'administrer le questionnaire initial pour s'assurer que les patients passent des tests dans des conditions similaires (par exemple, nombre d'heures de sommeil la nuit précédente, quantité de caféine consommée ce jour-là) et pour permettre aux techniciens/cliniciens d'interpréter correctement les résultats. en tenant compte de la situation du patient.

Enfin, la réalisation de deux séries de tests pour le même participant a montré comment le rapport NeuroCatch peut clairement présenter des résultats comparatifs pour les mêmes patients sur le même graphique, permettant une comparaison précise des performances entre les tests.

Paternité
Rédigé par NTX Services en affiliation avec NeuroCatch . NTX Services collabore actuellement avec NeuroCatch et sa société mère HealthTech Connex dans le cadre d'un vaste projet de conseil.

NTX Services est le partenaire exclusif de NeuroTechX, qui réunit des experts en neurosciences, technologie et stratégie issus de divers horizons professionnels et académiques pour offrir des services professionnels.

NeuroCatch est le fabricant de la plateforme NeuroCatch®, un dispositif médical de pointe qui offre une évaluation objective de la fonction cognitive, qui est délivrée en quelques minutes au point de service.

HealthTech Connex est une société de biotechnologie qui comble le fossé entre la recherche et les applications réelles dans les soins avancés du cerveau.

Contributions de conception
Han Cat Nguyen est un passionné de neurotechnologie et étudiant au doctorat à l'Université McGill. Sa passion est les interfaces cerveau-ordinateur, en particulier les robots contrôlés par le cerveau.

Références

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