Les implants cérébraux d'aujourd'hui sont volumineux et peuvent généralement enregistrer l'activité neuronale à partir d'un ou deux emplacements seulement. Aujourd’hui, des chercheurs ont démontré chez la souris qu’un réseau de minuscules « neurogranules » peut être utilisé pour enregistrer et stimuler sans fil des neurones situés 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, on a toutefois constaté 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 implantés chez des personnes en bonne santé, pour les aider à surveiller et même à stimuler les fonctions cérébrales. L'année dernière, Elon Musk a déclaré 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 plantes pouvant être contrôlées et alimentées sans fil.
"L'un des grands défis dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur est de trouver des moyens de sonder autant de points que possible dans le cerveau." 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 des petits tapis d’aiguilles. L’idée de notre équipe est de diviser ce monolithe en minuscules capteurs pouvant être distribués dans le cortex cérébral. »
Comment fonctionne la nouvelle approche
Chacune des minuscules puces est équipée d'électrodes pour collecter les signaux électriques des tissus cérébraux, de circuits pour amplifier le signal et d'une petite 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 contribue à améliorer le transfert d'énergie sans fil vers les neurograins est placée sur la zone où elles sont placées.
Un mince patch contenant une autre bobine est ensuite fixé à l’extérieur du cuir chevelu sur la bobine 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 affirment que la fidélité des enregistrements peut être améliorée, mais ils ont pu collecter des signaux cérébraux spontanés et détecter le moment où le cerveau a été stimulé à l'aide d'un implant conventionnel. Ils ont également démontré qu’ils pouvaient diriger un seul neurogranule pour stimuler l’activité neuronale, ce qu’ils ont pu 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.
