Étude de cas : Électrodes sur mesure utilisant du fil d’argent à 99,99 % et du fil de platine/iridium pour la recherche en stimulation cérébrale profonde

Présentation du projet

Des chercheurs de The Netherlands Institute for Neuroscience et Amsterdam UMC ont mis au point une nouvelle méthode pour étudier la stimulation cérébrale profonde (DBS) chez des rats éveillés à l’aide d’un scanner IRM clinique.

Leur objectif était d’examiner les effets de la DBS sur l’activité cérébrale sans l’influence perturbatrice de l’anesthésie, afin de faire progresser la compréhension des mécanismes de la DBS dans les troubles neuropsychiatriques.

Un défi majeur dans la combinaison de la DBS avec l’IRM fonctionnelle (IRMf) réside dans la réduction des artéfacts d’imagerie causés par les électrodes implantées. Les électrodes standards en platine/iridium interfèrent souvent avec le signal IRM en raison de leurs propriétés magnétiques.

Pour surmonter cet obstacle, l’équipe de recherche s’est tournée vers Advent Research Materials afin d’identifier des matériaux d’électrodes alternatifs.

Matériaux fournis par Advent Research Materials

1. 99.99% Pure Silver Wire (diamètre nu de 125 μm, isolation en PTFE de 26 μm)
2. Platinum/Iridium Wire (90 % platine, 10 % iridium, diamètre nu de 75 μm, isolation en PTFE de 18 μm)

Les deux matériaux proviennent de la large gamme de métaux de haute pureté proposée par Advent, couramment utilisée dans les applications de R&D avancée.

Utilisation des matériaux fournis par Advent

L’équipe a fabriqué des électrodes DBS sur mesure en torsadant des paires de fils isolés, avec de petites sections d’isolation retirées à l’extrémité pour créer les contacts de stimulation. Les électrodes en argent ont été évaluées en parallèle avec les modèles traditionnels en platine/iridium.

Les tests IRM ont montré que les électrodes en argent produisaient des artéfacts de susceptibilité nettement plus faibles que celles en platine/iridium, ce qui a permis d’obtenir une imagerie plus nette à proximité du site de stimulation. Cela a permis l’acquisition fiable de données IRMf BOLD de haute qualité chez des rats éveillés pendant la stimulation active.

Principaux résultats

Les électrodes en argent ont permis de minimiser les artéfacts en IRM tout en assurant une stimulation électrique efficace.

La DBS appliquée au striatum dorsoventral a induit des schémas d’activation clairs dans des régions telles que le noyau accumbens, le noyau caudé-putamen et le cortex préfrontal.

Ce nouveau dispositif a permis la réalisation d’études DBS-IRMf à l’aide d’un scanner IRM clinique standard de 3 T, réduisant les coûts et améliorant l’accessibilité pour la recherche translationnelle.

L’étude a démontré avec succès la faisabilité de combiner l’IRMf chez l’animal éveillé avec la stimulation cérébrale profonde—une approche expérimentale exigeante sur le plan technique, mais de grande valeur scientifique.

L'importance de la pureté des matériaux.

Dans la recherche en neurosciences de précision, la pureté des matériaux a un impact direct sur la validité des expériences et la qualité des données.

Les propriétés magnétiques des matériaux d’électrodes influencent les résultats en imagerie, rendant essentiel le choix de métaux de haute pureté à faible susceptibilité magnétique.

L’approvisionnement régulier d’Advent en argent et en platine/iridium de qualité recherche a permis à l’équipe de comparer différentes conceptions d’électrodes et d’optimiser leur dispositif pour une imagerie sans artéfacts.

Référence
Derksen, M. et al. (2021). Animal studies in clinical MRI scanners: A custom setup for combined fMRI and deep-brain stimulation in awake rats. Journal of Neuroscience Methods, 360, 109240.https://doi.org/10.1016/j.jneumeth.2021.109240