Ce sont de minuscules capteurs sans fil, sans pile, pas plus gros qu'un morceau de sable. Mais à l'avenir, ces capteurs de «poussière neuronale» pourraient être utilisés pour alimenter les prothèses, surveiller la santé des organes et suivre la progression des tumeurs.
Une équipe d'ingénieurs et de neuroscientifiques de l'Université de Californie à Berkeley travaille sur la technologie depuis cinq ans. Ils ont maintenant réussi à implanter les capteurs à l'intérieur de rats, où ils contrôlent les impulsions nerveuses et musculaires via des ultrasons. Leurs recherches paraissent dans la revue Neuron .
«Cela ouvre la porte à beaucoup de choses passionnantes», déclare Michel Maharbiz, professeur d'ingénierie et l'un des deux principaux auteurs de l'étude.
Les capteurs de poussière neuronale développés par Maharbiz et son co-auteur, le neuroscientifique Jose Carmena, consistent en un cristal piézoélectrique (qui produit une tension en réponse à la pression physique) connecté à un simple circuit électronique, le tout monté sur une minuscule carte polymère. Un changement de la fibre nerveuse ou musculaire entourant le capteur modifie les vibrations du cristal. Ces fluctuations, qui peuvent être capturées par échographie, donnent aux chercheurs une idée de ce qui pourrait se passer dans les profondeurs du corps.
Diagramme de poussière neurale (UC Berkeley) Construire des interfaces pour enregistrer ou stimuler le système nerveux, qui durera également dans le corps pendant des décennies, est un casse-tête de longue date, explique Maharbiz. De nombreux implants se dégradent après un an ou deux. Certains nécessitent des fils qui dépassent de la peau. D'autres ne travaillent tout simplement pas efficacement. Historiquement, les scientifiques utilisaient des radiofréquences pour communiquer avec des implants médicaux. Cela convient pour les plus gros implants, déclare Maharbiz. Mais pour les implants minuscules comme la poussière neuronale, les ondes radio sont trop grosses pour fonctionner efficacement. L'équipe a donc essayé les ultrasons, qui se sont avérés beaucoup plus efficaces.
À l’avenir, l’équipe expérimente actuellement la construction de capteurs de poussière neuronale à partir de différents matériaux sans danger pour le corps humain. Ils essaient également de rendre les capteurs beaucoup plus petits, suffisamment petits pour tenir réellement dans les nerfs. Jusqu'à présent, les capteurs ont été utilisés dans le système nerveux périphérique et dans les muscles, mais s'ils étaient réduits au minimum, ils pourraient potentiellement être implantés directement dans le système nerveux central ou le cerveau.
Poussière neuronale implantée chez un rat (UC Berkeley) Une intervention chirurgicale mineure était nécessaire pour obtenir les capteurs à l'intérieur des rats. L’équipe travaille actuellement avec des microchirurgiens pour déterminer les types de technologies laparoscopiques ou endoscopiques qui conviendraient le mieux pour implanter les dispositifs de manière mini-invasive.
Il faudra peut-être des années avant que la technologie soit prête pour des tests sur l'homme, explique Maharbiz. Mais plus tard, la poussière neuronale a le potentiel d’être utilisée pour alimenter les prothèses via des impulsions nerveuses. Une personne paralysée pourrait théoriquement contrôler un ordinateur ou une personne amputée pourrait alimenter une main de robot à l'aide des capteurs. La poussière neuronale pourrait également être utilisée pour suivre des données relatives à la santé, telles que les niveaux d'oxygène, le pH ou la présence de certains composés chimiques, ou pour surveiller le fonctionnement des organes. Chez les patients cancéreux, des capteurs implantés à proximité de tumeurs pourraient surveiller leur croissance de façon continue.
"C'est une nouvelle frontière", dit Maharbiz. "Il y a juste une quantité incroyable que vous pouvez faire."
