Ils ont été appelés l’une des équipes les plus juniors à diriger une telle collaboration USC de haut niveau.
«Je ne sais pas si c’est bon ou mauvais», a déclaré Sook-Lei Liew de l’USC Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute. «Nous l’avons pris comme un compliment», a-t-elle ajouté, signifiant Liew, sa collègue Judy Pa et James M. Finley de la Division USC de Biokinésiologie et Physiothérapie.
Ces trois membres du corps professoral de l’USC travaillent ensemble pour résoudre l’insoluble et penser l’impensable dans le but de lutter contre les maladies neurologiques les plus insidieuses et débilitantes au monde: la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et les accidents vasculaires cérébraux.
Ils mènent leurs recherches de pointe au USC SensoriMotor Assessment and Rehabilitation Training in Virtual Reality (SMART-VR) Center. C’est un centre multidisciplinaire qui rassemble des chercheurs de classe mondiale dans les domaines de la science du mouvement, de l’ingénierie, des neurosciences et de la réadaptation pour étudier et développer des interventions de réalité virtuelle pour la neuro-rééducation.
Sook-Lei Liew travaille avec un patient ayant subi un AVC en utilisant la RV. (Photo / Nate Jensen)
Liew, l’une des fondatrices du centre, affirme que ses recherches sur l’AVC visent à personnaliser le traitement car le rétablissement varie considérablement d’une personne à l’autre.
«Pour ce faire, nous avons utilisé des approches Big Data pour créer des modèles de récupération après un AVC qui tiennent compte des différences individuelles entre les patients en fonction des données démographiques de l’individu, comme l’âge, le sexe et le temps écoulé depuis l’AVC», a-t-elle déclaré. «À partir de ces informations, nous espérons être en mesure de former des modèles prédictifs fiables de récupération où, en fin de compte, vous pourrez lire le scanner cérébral de quelqu’un et obtenir un pronostic sur sa trajectoire probable et comment il pourrait réagir à différentes thérapies.»
Liew dit que la clé pour faire progresser le traitement individualisé est de concentrer sa recherche sur le développement de méthodes peu coûteuses, engageantes et accessibles pour une thérapie personnalisée.
«C’est là que la réalité virtuelle entre en jeu», dit-elle. «Nous avons développé une interface cerveau-ordinateur qui prend des signaux cérébraux indiquant que la personne essaie de bouger, et nous leur montrons en réalité virtuelle un avatar virtuel d’elle-même en mouvement. Nous pensons que ce type de neurofeedback en boucle fermée incite le cerveau à penser qu’il bouge réellement, et se voir bouger en RV renforce les voies neuronales qui contrôlent et mèneront éventuellement à la récupération du mouvement.
Comment la RV peut aider les maladies neurologiques comme la maladie de Parkinson
Le co-fondateur du centre, Finley, utilise également la réalité virtuelle, mais il se concentre sur la maladie de Parkinson.
«Nous pouvons recréer les défis que les gens ont dans le monde réel», a-t-il déclaré. «L’objectif pour nous, cependant, est la marche, et nous sommes l’un des premiers que je connaisse à être en mesure de créer un environnement virtuel conçu pour améliorer la capacité de marche.
James Finley mène une étude de rééducation en RV avec un patient atteint de la maladie de Parkinson. (Photo / Gracieuseté de Nate Jensen)
En plus des progrès médicaux percutants, Finley dit que la genèse même de la RV couramment utilisée est le résultat direct des travaux menés à l’USC.
«La plupart du matériel – les premiers prototypes qui ont donné lieu à la réalité virtuelle à faible coût – a été développé ici», a-t-il déclaré. «L’origine d’une grande partie de notre réalité virtuelle grand public actuelle est l’USC.»
La mission du centre de générer de nouvelles idées qui transforment la réalité virtuelle en outils cliniquement percutants et fondés sur des preuves pour améliorer le rétablissement humain est également unique à l’avancement de la réalité virtuelle par USC.
Finley est convaincu que bon nombre des problèmes non résolus de la médecine se situent à l’intersection des domaines.
«Les gens ne connaissent pas leurs angles morts», dit-il. «Tout le monde est vraiment doué dans ce qu’il fait en particulier, mais il y a souvent de grands angles morts dans d’autres domaines d’études.»
Finley dit qu’un exemple parfait était quand il avait besoin de concevoir un jeu de réalité virtuelle pour ses sujets de Parkinson – une compétence en dehors de son expertise. Il a tourné le École des arts cinématographiques de l’USC pour l’aider à concevoir la simulation informatique.
Ce centre est le ciment qui nous rassemble tous.
James M. Finley
« C’est un défi de conception. Nous savons peut-être ce que nous voulons, mais nous n’avons aucune formation ni comment créer un environnement engageant et motivant », a déclaré Finley. «Mais les gens des arts cinématographiques y pensent tout le temps. Ils conçoivent toujours des expériences sensorielles pour les gens, et il y a tout un langage et un ensemble de principes qui vont avec.
«La collaboration crée l’innovation», a-t-il ajouté. «Ce centre est le ciment qui nous rassemble tous. Chaque fois que nous nous rencontrons, cela change notre façon de penser.
Rassembler de grands esprits pour résoudre des problèmes communs semble fonctionner. Finley se souvient d’un patient atteint de la maladie de Parkinson qui était inactif et apathique.
«Nous lui avons fait mettre un casque de réalité virtuelle pour un match de boxe, et il a été immédiatement absorbé et a commencé à se balancer et à esquiver, frappant contre ce concurrent virtuel», a-t-il déclaré. «Nous ne l’avions jamais vu bouger autant.
«Ce qui est excitant et surprenant à propos de la réalité virtuelle, c’est qu’elle vous emmène hors de vous-même. Pour une personne atteinte de la maladie de Parkinson, c’est la clé du rétablissement et de la réadaptation – susciter des comportements que les gens ne pourraient normalement pas adopter a des effets bénéfiques sur leur qualité de vie, à la fois mentalement et physiquement.
La recherche en réalité virtuelle suscite l’intérêt de toutes les spécialités médicales
Pa dirige le programme de recherche du SMART-VR Center sur la maladie d’Alzheimer. Son travail implique ce qu’elle appelle un gymnase cérébral, où ses sujets s’adonnent à des exercices physiques tout en effectuant des exercices cognitifs en utilisant la réalité virtuelle.
«En engageant et en stimulant la mémoire spatiale pendant un exercice d’intensité modérée à vigoureuse au fil du temps, les souvenirs des informations nouvellement acquises peuvent être plus forts et plus durables que l’activité physique ou cognitive seule», dit-elle. «Les résultats de ce travail fourniront de nouvelles preuves des avantages d’une nouvelle intervention combinée de RV qui cible simultanément la santé physique et cognitive.»
Judy Pa dirige une application VR Alzheimer qui combine des compétences physiques et cognitives. (Photo / Chandrea Miller)
Alors qu’un grand nombre de publications a révélé que l’exercice améliore la cognition, très peu d’études ont couplé simultanément l’activité physique et cognitive dans un environnement de réalité virtuelle, comme c’est le cas à l’intérieur du centre SMART-VR.
La maladie d’Alzheimer est la cause la plus fréquente de troubles cognitifs chez les personnes âgées et touche 36 millions de personnes dans le monde. Pa vise à réduire ces chiffres grâce à ses recherches sur la maladie.
«Mon programme de recherche et les membres talentueux de mon laboratoire recoupent des disciplines en neurologie, neurosciences, gérontologie, génie biomédical et psychologie», a-t-elle déclaré. «En engageant des étudiants et des collègues d’horizons divers, nous sommes en mesure d’embrasser l’innovation et la créativité dans tous les types de données et l’analyse de données où le cerveau rencontre la cognition, la RV rencontre la génétique.»
Les National Institutes of Health ont récemment attribué à Pa un nouveau Subvention d’essai clinique en RV: un prix de cinq ans d’une valeur de 7 millions de dollars de l’Institut national du vieillissement. L’objectif est d’étudier les effets d’une intervention cérébrale et corporelle basée sur la RV sur la cognition et la santé cérébrale chez les personnes âgées.
La recherche en réalité virtuelle en leur centre fait l’objet d’un grand intérêt et d’un enthousiasme généralisé. Liew dit qu’au cours des cinq dernières années, le nombre de chercheurs utilisant la RV dans leurs études a augmenté de façon exponentielle.
«Le centre USC SMART-VR nous sort de nos silos individuels et rassemble des chercheurs de l’USC de tant de disciplines différentes pour parler de la façon dont nous utilisons la réalité virtuelle pour améliorer la santé», a-t-elle déclaré. «Je suis ravi que ces liens entre des individus qui autrement n’auraient pas pu se former, et qui contribueront à faire d’USC un chef de file dans l’utilisation rigoureuse et factuelle de la réalité virtuelle pour comprendre le cerveau humain et améliorer la condition humaine.
Le centre USC SMART-VR est financé par un Fonds de collaboration USC subvention. À ce jour, les dollars de recherche apportés à l’USC à partir des applications VR combinées de Liew, Finley et Pa totalisent environ 8 millions de dollars.
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