Près

Le cerveau humain est un site dominant pour le métabolisme énergétique dans le corps. La contraction et la relaxation intrinsèques des parois vasculaires, également appelées "vasomotion", sont responsables de l'activité métabolique et hémodynamique du cerveau humain. Les perturbations de la vasomotion sont associées à des affections neurologiques telles que l'athérosclérose, la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et les accidents vasculaires cérébraux. Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents aux activités hémodynamiques et métaboliques dans le métabolisme cérébral humain peut aider à faire progresser l'application de la neuromodulation dans l'amélioration du fonctionnement cognitif chez les personnes atteintes ou non de troubles neurologiques.

La photobiomodulation transcrânienne (tPBM) est une forme émergente de luminothérapie qui utilise des lasers à faible intensité ou des LED émettant une lumière proche infrarouge pour stimuler le cerveau et améliorer son activité. Approche prometteuse, la tPBM est actuellement explorée en tant que thérapie potentielle pour diverses affections neurologiques. Cependant, il en est encore à ses premiers stades de développement, les chercheurs travaillant sur l'optimisation de facteurs tels que l'intensité lumineuse, la longueur d'onde et la durée du traitement pour obtenir le meilleur résultat possible.

Le professeur Hanli Liu et ses collègues de l'Université du Texas à Arlington, aux États-Unis, ont examiné les effets spécifiques du tPBM sur l'activité hémodynamique (liée au flux sanguin) et métabolique du cortex préfrontal, une région du cerveau impliquée dans la fonction cognitive. . Dans leur récente étude publiée dans Neurophotonics, ils ont fait avancer les choses en montrant que les activités hémodynamiques et métaboliques du cortex préfrontal au repos sont effectivement significativement modulées par le tPBM.

Dans cette étude, les chercheurs ont recruté 26 jeunes adultes en bonne santé pour subir des séances de tPBM, au cours desquelles ils ont été soumis à cinq conditions de stimulation différentes. Chaque participant a reçu un traitement de 8 minutes avec une lumière de 800 nm et 850 nm sur le front droit (R800, R850) et une lumière de 800 nm sur le front gauche (L800). Ils ont également reçu deux interventions factices (placebo) sur le front gauche et droit pour une analyse de contrôle. Des lunettes de protection laser ont été fournies pour protéger les yeux des participants pendant le traitement.

Juste avant et après le traitement tPBM de 8 minutes, des sondes de détection par spectroscopie proche infrarouge à large bande à 2 canaux (2-bbNIRS) ont été placées de chaque côté du front des participants. Cette configuration a aidé les chercheurs à capturer et à mesurer les effets du traitement et les modifications de l'activité cérébrale avant et après la stimulation en fonction des propriétés d'absorption et de diffusion du tissu cérébral. Les données mesurées ont ensuite été converties en signaux pour représenter les activités hémodynamiques et métaboliques dans différentes régions du cerveau.

Les chercheurs ont observé des différences significatives dans la réponse du cerveau à travers les bandes d'oscillation infra-lente (ISO) - des plages de fréquences d'oscillations rythmiques dans les vaisseaux sanguins qui se produisent indépendamment du rythme cardiaque - après un traitement tPBM. Différentes oscillations de la bande ISO, classées comme composantes endogènes (E), myogènes (M) et neurogènes (N), représentent la couche endothéliale interne et la couche musculaire lisse externe des vaisseaux sanguins, ainsi que les éléments liés aux nerfs dans les tissus , respectivement.

En général, les vasomotions dans différentes régions du cerveau, telles que le front bilatéral, sont synchronisées en raison du rythme cardiaque unifié ou du mouvement cardiaque. Les chercheurs ont découvert que les trois conditions de tPBM entraînaient une réduction de la synchronisation entre le métabolisme bilatéral dans la bande N et les activités hémodynamiques bilatérales dans la bande M de l'ISO. Cependant, le R800 a augmenté de manière significative la connectivité ou la synchronisation hémodynamique et métabolique bilatérale dans la bande E.

En examinant le couplage entre les activités hémodynamiques et métaboliques de chaque côté du cortex préfrontal, ils ont en outre constaté que les trois conditions de stimulation augmentaient le couplage hémodynamique-métabolique dans la bande E uniquement du côté tPBM, pas du côté opposé. En outre, R800 et L800 ont conduit à un couplage hémodynamique-métabolique amélioré dans la bande M également du côté de la stimulation.

Dans l'ensemble, ces résultats mettent en évidence que les réponses des activités hémodynamiques et métaboliques du cortex préfrontal au tPBM dépendent de la longueur d'onde de la lumière ainsi que du site d'application de la stimulation. De plus, les cellules endothéliales et musculaires lisses des vaisseaux sanguins réagissent différemment au tPBM en fonction de leurs rythmes de vasomotion.

Alors que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour soutenir l'application du tPBM dans le traitement des affections neurologiques, ces résultats fournissent des preuves scientifiques clés que le tPBM a le potentiel thérapeutique de moduler la connectivité cérébrale à travers le front et le couplage métabolique-hémodynamique du côté de la stimulation.

Lisez l'article Gold Open Access de Shahdadian et al., "Effets spécifiques au site de la photobiomodulation transcrânienne frontale à 800 et 850 nm sur la connectivité bilatérale préfrontale et le couplage unilatéral chez les jeunes adultes", Neurophotonics 10(2) 025012 (2023), doi 10.1117/1.NPh.10.2.025012.