Les implants cérébraux d'aujourd'hui sont encombrants et ne peuvent généralement enregistrer l'activité neuronale qu'à partir d'un ou deux emplacements. Maintenant, les chercheurs ont montré chez la souris qu'un réseau de minuscules "neurogranules" peut être utilisé pour enregistrer et stimuler sans fil les neurones à plusieurs endroits.
Les chercheurs expérimentent depuis des décennies interfaces cerveau-ordinateur (BCI) capable d'enregistrer et de stimuler des groupes de neurones. Ces dernières années, cependant, il y a eu un intérêt croissant pour leur utilisation pour traiter des maladies telles que l'épilepsie, la maladie de Parkinson ou divers troubles psychiatriques.
Certains pensent qu'ils pourraient bientôt être également implantés chez des personnes en bonne santé, pour les aider à surveiller la fonction cérébrale et même à la stimuler. L'année dernière, Elon Musk a affirmé que les implants cérébraux construits par sa startup Neuralink un jour, ils seront comme "un Fitbit dans le crâne". Mais d'abord, j'ajoute, ils devront devenir beaucoup plus précis et beaucoup moins intrusifs.
Grand progrès
De nouvelles recherches menées par une équipe de Université Brown a fait de grands progrès sur ce dernier problème en développant de minuscules implants mesurant moins de 0,1 millimètre cube. Les implants peuvent à la fois enregistrer et stimuler l'activité neuronale. Ces « neurogranules » peuvent être combinés pour créer un réseau de systèmes qui peuvent être contrôlés et alimentés sans fil.
"L'un des grands défis dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur est de trouver des moyens de sonder autant de points du cerveau que possible", dit-il dans un communiqué de presse Arto Nurmikko, qui a dirigé la recherche. « Jusqu'à présent, la plupart des BCI étaient des dispositifs monolithiques, un peu comme de petits tapis d'aiguilles. L'idée de notre équipe est de briser ce monolithe en minuscules capteurs qui peuvent être distribués à travers le cortex cérébral. »
Comment fonctionne la nouvelle approche
Chacune des minuscules puces est équipée d'électrodes pour capter les signaux électriques du tissu cérébral, de circuits pour amplifier le signal et d'une minuscule bobine de fil qui envoie et reçoit des signaux sans fil. Les puces sont fixées à la surface du cerveau et une fine bobine de relais qui aide à améliorer le transfert d'énergie sans fil vers les neurogrammes est placée sur la zone où ils sont placés.
Un mince patch contenant une autre bobine est ensuite fixé à l'extérieur du cuir chevelu au-dessus de la bobine de relais. Fonctionne comme une mini tour pour téléphones mobiles, en utilisant un protocole réseau spécialement conçu pour se connecter individuellement à chacun des neurogranules. Il transmet également de l'énergie sans fil aux neurogranules pour les faire fonctionner.
L'étude de l'activité neuronale
Dans un article de Nature Electronics, l'équipe a montré qu'elle pouvait implanter 48 des minuscules puces dans le cerveau d'une souris. Il les a ensuite utilisés pour enregistrer et stimuler l'activité neuronale. Bien que les deux capacités soient finalement intégrées dans un seul appareil, aux fins de l'étude, certains neurogranules ont été conçus pour enregistrer tandis que d'autres ont été conçus pour stimuler.
Les chercheurs disent que la fidélité des enregistrements peut être améliorée, mais ils ont pu collecter des signaux cérébraux spontanés et détecter quand le cerveau a été stimulé à l'aide d'un implant conventionnel. Ils ont également montré qu'ils pouvaient diriger un seul neurogranule pour stimuler l'activité neuronale, qu'ils étaient capables de détecter avec des appareils d'enregistrement conventionnels.
L'équipe déclare que sa configuration actuelle pourrait supporter jusqu'à 770 neurogranules, mais ils prévoient d'étendre le système à des milliers de neurogranules. Ce sera possible avec une miniaturisation plus poussée. La conception de la puce doit passer par le processus de fabrication à 65 nanomètres qu'il utilise actuellement à un à 22 nanomètres.
