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Aug 18, 2023

Portable, léger

Des scientifiques et des ingénieurs reçoivent une subvention de développement de petites entreprises de Tamara Bhandari•25 mai 2023 La technologie d'imagerie cérébrale portable vise à révéler comment le cerveau fonctionne dans des situations naturelles et réalistes.

Des scientifiques et des ingénieurs reçoivent une subvention pour le développement des petites entreprises

par Tamara Bhandari•25 mai 2023

La technologie portable d’imagerie cérébrale vise à révéler le fonctionnement du cerveau dans des situations naturelles et réalistes. Les membres du corps professoral de l'Université Washington à St. Louis (de gauche à droite) Joseph P. Culver, PhD, (tenant un morceau d'un prototype d'appareil d'imagerie), Jason Trobaugh, PhD, Ed Richter et Adam Eggebrecht, PhD, (non représenté) ont reçu un subvention du NIH pour développer et commercialiser un casque d'imagerie cérébrale qui utilise la lumière LED pour évaluer l'activité cérébrale.

Comprendre ce qui se passe dans la tête des gens nécessite généralement un équipement énorme et coûteux et des bénévoles prêts à passer des heures à effectuer des tâches répétitives tout en étant allongés dans un tube métallique étroit. Des chercheurs de l’Université Washington de Saint-Louis travaillent sur une alternative. Ils développent une casquette pouvant être portée lors de déplacements normaux et qui générera, grâce à la puissance de la lumière, des images haute résolution du cerveau en action. Le projet est soutenu par une subvention de transfert de technologie pour les petites entreprises des National Institutes of Health (NIH).

"L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est la référence en matière d'imagerie de la fonction cérébrale, mais l'IRMf est très bruyante et très contraignante, ce qui limite ce que vous pouvez faire", a déclaré Joseph P. Culver, PhD, professeur de radiologie Sherwood Moore à l'Institut de radiologie Mallinckrodt (MIR) de l'École de médecine et le principal inventeur de la technologie. "Une technologie portable d'imagerie cérébrale nous permettrait d'étudier comment les zones cérébrales travaillent ensemble pour résoudre des tâches spécifiques et gouverner le comportement dans des conditions naturalistes."

Culver a commencé à concevoir le premier instrument de tomographie optique diffuse (HD-DOT) pour l'imagerie du cerveau en 2005. La technique utilise des sources LED qui émettent de la lumière infrarouge depuis l'extérieur de la tête, associées à des détecteurs qui mesurent la lumière qui en ressort. Les signaux collectés par chaque paire source-détecteur contiennent des informations sur le flux sanguin cérébral local. En plaçant de nombreuses sources et détecteurs dans un réseau haute densité entrelacé tout autour de la tête, les chercheurs peuvent cartographier la dynamique sanguine – un indicateur de l’activité cérébrale – dans tout le cerveau. Récemment, Culver et ses collègues ont démontré qu'ils pouvaient utiliser un capuchon HD-DOT pour détecter les signaux cérébraux, puis les décoder pour comprendre ce qu'une personne voit.

Les subventions de transfert de technologie aux petites entreprises sont conçues pour aider les petites entreprises à commercialiser des innovations académiques en collaboration avec des instituts de recherche. Cette subvention a été accordée à EsperImage, une startup de l'Université de Washington fondée par Culver avec Adam Eggebrecht, PhD, professeur agrégé de radiologie au MIR, et Jason Trobaugh, DSc, et Ed Richter, tous deux professeurs de pratique en ingénierie électrique et des systèmes à McKelvey. École d'ingénieurs. Les quatre travaillent ensemble sur la technologie HD-DOT depuis plus d’une décennie.

Les chercheurs envisagent la casquette comme un outil de recherche pour les neuroscientifiques cognitifs. Ces scientifiques étudient la manière dont l’activité cérébrale, mesurée par les systèmes de neuroimagerie, est liée au fonctionnement cognitif complexe de l’esprit. Par exemple, les scientifiques pourraient utiliser une telle casquette pour imager le cerveau des enfants lorsqu’ils parlent et interagissent librement avec leurs tuteurs. Cela nous aiderait à en savoir plus sur la façon dont les réseaux linguistiques dans le cerveau se développent et contribuent à l’acquisition normale ou anormale du langage.

Les appareils HD-DOT de première génération pèsent des centaines de livres. Un participant était assis sur une chaise fixe et portait un casque attaché à un ensemble d'appareils électroniques de la taille d'une commode. Le prototype actuel pèse 8 livres, plus une source d’alimentation qui tient dans un sac à dos. L’objectif est de réduire le poids de la casquette à 4 livres, soit environ le poids d’un casque de football.

La conception fonctionnelle nécessite un capuchon parsemé de 288 capteurs optiques appelés optodes, sous la forme de petites boîtes de couleur cuivre de la taille du pouce d'un adulte. Chaque optode contient une source de lumière, un détecteur et huit minuscules circuits imprimés qui fonctionnent ensemble comme un minuscule ordinateur. Au total, 72 mini-ordinateurs sont connectés à un réseau numérique via le capuchon, et leurs données collectives sont transmises par Wi-Fi à un ordinateur central qui acquiert, analyse et affiche les données.