Démocratiser l'évaluation de la santé cérébrale

Pour ce reportage sur l'innovation, je me suis entretenu avec Scott Anderson, responsable clinique de SyncThink (désormais NeuroSync), une entreprise technologique en pleine expansion de Palo-Alto qui a récemment lancé la troisième génération de sa plateforme de santé et de performance cérébrales, EYE-SYNC®, sur le casque Pico Neo 2 Eye VR.

Scott est brillant, humble et passionné par ce qu'il fait. Je pense qu'il doit s'agir de ce profond sentiment de fierté que l'on éprouve lorsqu'on travaille dans le domaine de l'innovation, que l'on démonte de vieilles théories et que l'on apporte de nouvelles connaissances susceptibles d'améliorer la qualité de vie de millions de personnes. Bien que la pandémie nous ait empêchés de nous asseoir dans la même pièce, le sens de l'objectif de Scott est palpable, même par vidéo.

Ce billet raconte l'histoire des personnes à l'origine de la recherche, les décennies de dévouement à la démystification de la santé cérébrale et la façon dont le matériel VR disponible aujourd'hui dans le commerce, ainsi que les filtres d'eye tracking avancés de Tobii, répondent aux exigences techniques qui permettront à SyncThink de s'étendre.

Le défi de l'évaluation de la santé du cerveau

Chaque année, on estime que 3,5 millions de personnes aux États-Unis subissent une lésion cérébrale traumatique (TCC), entraînant la mort d'environ 50 000 personnes. Aujourd'hui, quelque 5,3 millions de personnes aux États-Unis vivent avec un handicap permanent lié à une lésion cérébrale traumatique. Outre le coût et la pression sur les systèmes de santé, les troubles cognitifs résultant d'une chute ou d'un accident peuvent changer la vie d'une personne - en affectant profondément sa capacité à travailler et à participer aux activités quotidiennes. SyncThink est né d'une recherche qui vise à changer cette situation grâce à une meilleure compréhension du TBI, à une détection améliorée et à des capacités de traitement judicieuses.

La première génération d'EYE-SYNC, lancée en 2017, était l'aboutissement de plus d'une décennie de recherche et de développement. Le travail qui sous-tend les algorithmes et la propriété intellectuelle exclusifs de SyncThink a commencé sérieusement au début des années 2000 par le fondateur de l'entreprise, le Dr Jam Ghajar - un neurochirurgien bien connu de Weill Cornell à New York. À l'époque, M. Ghajar faisait déjà autorité dans son domaine, puisqu'il avait créé, des années auparavant, la Brain Trauma Foundation (BTF), une organisation à but non lucratif. Sans lui et sans les travaux de la BTF, fondés sur des données probantes, il est peu probable que les lignes directrices actuelles en matière de soins cliniques régissant la détection et le traitement des traumatismes crâniens graves existeraient.

Comme Scott me l'a expliqué, les problèmes liés aux traumatismes crâniens vont bien au-delà du diagnostic et du traitement du traumatisme initial. Le traitement prescrit pour les traumatismes crâniens était traditionnellement une chambre noire. On disait aux patients de rentrer chez eux et d'attendre que leurs symptômes disparaissent. Mais grâce au BTF, aux recherches révolutionnaires de Ghajar et au travail que Scott et lui ont effectué ensemble à Stanford, nous savons maintenant que le manque de compréhension du cerveau a conduit à une mauvaise prise en charge massive des patients. Mais ce n'est pas le plus grave. Si vous avez une formation clinique, ce que Scott m'a expliqué est probablement évident. Comme tout autre problème de santé, tel qu'une fracture ou une pneumonie, une personne ayant subi un traumatisme cérébral doit être évaluée immédiatement, faire l'objet d'un diagnostic approprié et se voir prescrire un plan de traitement adéquat. En l'absence de traitement, une fracture entraîne souvent des complications supplémentaires, et il en va de même pour les traumatismes cérébraux. En l'absence d'un diagnostic et d'un traitement appropriés, les patients victimes d'un traumatisme cérébral risquent de développer des problèmes secondaires tels que la dépression ou la migraine - en particulier les personnes ayant des antécédents familiaux de ces maladies - même s'ils se remettent du traumatisme initial.

Quantifier les fonctions cérébrales

Au fur et à mesure qu'il approfondissait ses connaissances sur les traumatismes crâniens légers, M. Ghajar était déterminé à trouver un moyen de mesurer avec précision l'activité cérébrale à la suite d'une perturbation cognitive. Il savait qu'une mesure objective était la clé qui permettrait de résoudre l'énigme et d'obtenir de meilleurs résultats pour les patients.

À cette époque, les guerres en Afghanistan se poursuivaient, entraînant une augmentation spectaculaire de l'exposition et des complications liées aux traumatismes crâniens chez les militaires. En conséquence, le ministère américain de la défense a commencé à chercher un moyen de mieux identifier les déficits cognitifs dus aux traumatismes crâniens et d'améliorer la prise en charge des soldats revenant de mission avec des traumatismes persistants tels que le syndrome de stress post-traumatique, des problèmes neurologiques chroniques et la toxicomanie - des traumatismes qui n'étaient pas signalés et pas détectés.

Les traumatismes auxquels sont confrontés les soldats de première ligne sont souvent liés aux explosions. Les symptômes typiques, tels que les maux de tête, les vertiges et la réduction des capacités cognitives, se traduisent souvent par un brouillard cérébral persistant qui a un impact négatif sur la prise de décision et l'aptitude au combat. M. Ghajar a émis l'hypothèse que la variabilité des mouvements oculaires augmenterait chez les soldats victimes d'un traumatisme crânien et que la mesure de cette variabilité produirait un résultat fiable qui pourrait confirmer les modifications de l'état des fonctions cérébrales. Pour évaluer sa théorie, Ghajar a mis au point un test de poursuite circulaire en douceur. Dans ce test, la cible se déplace lentement en cercle. Plus le sujet maintient la position de ses yeux par rapport à la cible pendant qu'elle se déplace, moins la variabilité des mouvements oculaires est importante.

Les tests de poursuite sont importants car l'attention humaine, le traitement et la mémoire de travail s'appuient naturellement sur la vision pour faire des prédictions sur les Evènements qui sont sur le point de se produire. Si une personne ne peut pas suivre une cible qui se déplace relativement lentement, il est clair qu'elle souffre de troubles cognitifs qui peuvent être liés à un traumatisme. Les tests de poursuite et de saccades permettent également de différencier les différentes zones des réseaux neuronaux du cerveau qui sont affectées par un traumatisme. Cependant, il est impossible de mesurer la capacité d'une personne à suivre une cible par l'observation manuelle . M. Ghajar a donc conçu le premier type de système d'Eye tracking VR - un grand appareil à clapet - qu'il a utilisé pour tester les déficiences des soldats avant leur déploiement et une nouvelle fois à leur retour. Ce fut un bon début, car il a permis de diagnostiquer des personnes qui auraient pu passer inaperçues, mais les tests n'ont pas permis de faire la distinction entre les traumatismes cérébraux et d'autres affections courantes chez les militaires, comme le TDAH, le manque de sommeil ou l'abus de substances. Il n'a pas non plus permis de résoudre le problème du diagnostic au moment où le besoin s'en fait sentir, c'est-à-dire sur le champ de bataille.

Ainsi, lorsque Facebook a lancé le deuxième kit de développement Oculus en 2012, M. Ghajar a créé le précurseur d'EYE-SYNC. Il a exécuté les algorithmes de diagnostic sur le casque Oculus et l'a connecté à une tablette afin que les médecins militaires puissent effectuer des tests sur le terrain. L'ensemble était suffisamment léger et portable pour être envoyé sur la ligne de front. Cependant, comme on pouvait s'y attendre, une fois déployé au Moyen-Orient, aucun équipement n'est jamais revenu aux États-Unis.

Au cours de ces années de tests et de développement, Ghajar a découvert les clés de la quantification actuelle des traumatismes cérébraux. Il a découvert que les mouvements oculaires constituent une mesure exceptionnellement fiable pour comprendre les changements dans l'activité cérébrale . Il a découvert la corrélation qu'il recherchait : un biomarqueur unique et distinctif pour la déficience qui survient généralement après une commotion cérébrale, distinct et unique des autres biomarqueurs liés à des conditions telles que le TDAH, le manque de sommeil et la consommation de substances - tous basés sur le mouvement des yeux.

Ghajar, Scott et la naissance de SyncThink

En 2015, Ghajar s'est installé à l'université de Stanford, et c'est là qu'il a rencontré Scott, qui dirigeait le programme de médecine sportive.

Scott se souvient que le troisième jour, le Dr Ghajar est entré dans mon bureau pour me demander si j'étais le responsable de la recherche multidisciplinaire. Il voulait savoir parce qu'il avait besoin d'accéder à notre population d'athlètes pour mener des études sur une technologie sur laquelle il travaillait avec l'armée.

Il m'a dit : "Nous sommes actuellement au milieu d'essais cliniques et nous essayons de valider le produit auprès de soldats, de civils et d'athlètes. Nous avons besoin d'une population plus large car nous devons tester 10 000 personnes". À l'époque, je n'avais pas entendu parler de ses recherches. Mais en tant que clinicien, j'avais traité des personnes souffrant de problèmes neurologiques, et j'étais donc naturellement intrigué. J'ai donc rejoint l'équipe chargée des essais cliniques et j'ai commencé à recruter des athlètes de l'université de Stanford pour valider la technologie. Une fois les essais cliniques terminés, nous avons reçu la première autorisation de la FDA et avons transféré la solution sur le Samsung Gear VR (deuxième génération d'EYE-SYNC).

Malheureusement, le casque Samsung ne disposait pas de l'eye tracking natif nécessaire pour mesurer les mouvements des yeux. Daniel Beeler (CTO), collègue de Scott, souligne dans son article de blog de 2018 Derrière une autorisation de la FDA , que l'eye tracking n'était pas banalisé pour les solutions VR mobiles à l'époque, et que SyncThink a donc construit sa propre technologie. Il dit : "Il n'est pas particulièrement difficile de faire un Eye Tracker ou Oculomètres, mais il est excessivement difficile de faire un Eye Tracker ou Oculomètres qui fonctionne bien à travers toutes les populations." Pour mettre les solutions entre les mains de ses clients, SyncThink a d'abord dû expédier sa mise en œuvre de l'eye tracking à un fournisseur en Allemagne, qui a modifié l'appareil Samsung avec les capteurs nécessaires. Ce processus long et coûteux a essentiellement empêché l'entreprise de dépasser le stade des premiers utilisateurs.

La solution posait de nombreux problèmes, la plupart étant liés au matériel et au processus administratif associé au déploiement de nouvelles versions du logiciel. D'après ce que j'ai pu constater, SyncThink était une solution logicielle qui attendait le matériel idéal, un matériel qui devait répondre à plusieurs critères.

• Un casque VR équipé nativement d'un eye tracking précis pour enregistrer les mouvements détaillés des yeux.

• Un casque autonome pouvant fonctionner pendant plusieurs heures avec une batterie pour garantir la mobilité.

• Un casque disponible dans le commerce au bon prix pour permettre une commercialisation à grande échelle, par exemple dans les stades, les cliniques et les hôpitaux.

• Un appareil confortable et léger que les patients peuvent porter pendant une heure sans glissement ni inconfort.

• Des filtres de haut niveau pour éliminer le travail fastidieux de transformation des données brutes d'Eye tracking en biomarqueurs fiables.

Le Pico Neo 2 Eye , sorti début 2020 et équipé de la technologie d'eye tracking de Tobii, répond aux exigences 1 à 4. Le dernier point est satisfait par Tobii Ocumen , une extension middleware de l'eye tracking de Tobii qui fournit des flux de données avancés en temps réel et des options de filtrage flexibles, telles que le vecteur du regard par œil et les biomarqueurs du diamètre de la pupille.

Avec cette troisième génération d'EYE-SYNC, SyncThink est sur le point d'étendre sa commercialisation. Notre partenariat avec Pico et Tobii leur donne la liberté de se concentrer sur le développement de leurs solutions propriétaires, tandis que nous nous occupons du matériel et veillons à ce qu'ils obtiennent des mesures précises et fiables pour tout le monde, partout.

Approbation réglementaire, importance de la RV et données

Avant de conclure, j'aimerais ajouter deux encadrés à ce billet. Le premier concerne le processus réglementaire qui sous-tend l'œil EYE-SYNC Pico Neo 2. Pour soutenir le processus de documentation de SyncThink dans la détermination de l'équivalence des produits, Tobii a fourni des informations justificatives pour montrer l'équivalence pour l'exactitude, la précision et la robustesse des données générées par notre matériel d'eye tracking et nos filtres de haut niveau. Mon deuxième encadré concerne le choix de la RV en tant que technologie. Certains des tests utilisés dans l'évaluation de la santé cérébrale pourraient être exécutés sur une tablette équipée d'un système d'eye tracking. Toutefois, l'avantage de la RV, en particulier dans les environnements bruyants et encombrés, est la possibilité de supprimer l'influence de l'environnement sur le patient, ce qui permet une évaluation plus précise. Ma dernière remarque concerne les données. La numérisation de l'évaluation comme l'a fait SyncThink génère des tonnes de données - des données qui peuvent être analysées pour révéler de nouvelles informations sur la santé du cerveau et l'efficacité du traitement.

Pour conclure, je voudrais exprimer ma gratitude à Scott pour avoir pris le temps de parler. Mais surtout, pour avoir rendu possible cette technologie innovante. J'attends avec impatience le jour où les stades, les terrains de la Petite Ligue, les patinoires et les terrains de football seront équipés de la solution SyncThink, de même que les cliniques, les hôpitaux de campagne et les urgences. Qui sait, un jour, nous utiliserons peut-être même cette technologie à la maison - ce qui serait assurément la démocratisation des soins de santé en action.

Si vous voulez en savoir plus sur EYE-SYNC, regardez la vidéo ci-dessous.