Ces bioingénieurs de l’Université de Pittsburgh viennent de créer une électrode ultralégère activée par la lumière pour la stimulation neurale. Un dispositif donc considérablement moins invasif, sans fil, qui utilise l'effet photoélectrique, présenté dans la revue IEEE Transactions on Biomedical Engineering.
La stimulation neurale ou cérébrale est une technologie en développement aux effets thérapeutiques aujourd’hui démontrés comme bénéfiques dans les troubles neurologiques tels que la maladie de Parkinson. Bien que de nombreux progrès aient été réalisés, les dispositifs implantés se détériorent avec le temps et entraînent des cicatrices et des lésions dans les tissus neuraux. Le Dr Takashi D. Y. Kozai, de l'Université de Pittsburgh, présente ici une méthode de stimulation moins invasive qui utilise une électrode minuscule non attachée et activée par la lumière, ce qui permet d’atténuer les dommages causés par les techniques actuelles.
Maintenir la connexion entre l'esprit et la machine ne passe plus par un câble transcutané de l'électrode implantée à l'intérieur du cerveau au dispositif de contrôle situé à l'extérieur du corps. En effet, dans certains cas, les mouvements du cerveau ou de cette attache peuvent entraîner des inflammations, des cicatrices et d'autres effets indésirables. En remplaçant ce « câble » par une lumière à longue longueur d'onde et une électrode non attachée, les chercheurs espèrent réduire ces effets indésirables sévères.
L'effet photoélectrique se produit lorsqu'une particule de lumière, ou un photon, frappe un objet et provoque un changement local du potentiel électrique. Au départ, c’est un « bogue », un effet photoélectrique qui avait « contaminé » un enregistrement d'imagerie avec un laser proche, que l’équipe a ensuite transformé en fonctionnalité : « l’équipe a décidé d'utiliser cette fonctionnalité de l'effet photoélectrique à son avantage en stimulation neurale : nous avons ainsi exploité le changement de potentiel électrique avec un laser proche infrarouge pour activer une électrode non attachée dans le cerveau ».
Le résultat final est un implant en fibre de carbone de 7 à 8 microns de diamètre, soit environ de la taille d'un neurone (17 à 27 microns), activé par effet photoélectrique qui stimule les cellules de manière similaire à la stimulation neurale traditionnelle. Les scientifiques apportent les preuves de concept d’une photo-stimulation efficace. De plus, les augmentations de température ne sont pas significatives, ce qui diminue les risques de lésions liées à la chaleur et l'électrode est plus proche des cellules activées ce qui suggère une précision spatiale accrue. « Cette méthode de stimulation photoélectrique nous permet de stimuler une population de neurones différente et plus discrète », écrivent les chercheurs, « que celle que l'on pourrait activer avec une stimulation électrique. C’est également un outil supplémentaire pour explorer les circuits neuronaux dans le système nerveux ».
Les recherches se poursuivent pour faire progresser cette technologie, notamment avec l’objectif de pouvoir atteindre des tissus plus profonds et de pouvoir délivrer des médicaments… sans fil.
Source: IEEE Transactions on Biomedical Engineering Feb, 2019 Intracortical neural stimulation with untethered, ultrasmall carbon fiber electrodes mediated by the photoelectric effect (Visuel J. Mater. Chem. B, 2015,3, 4965-4978 – Reproduced by permission of The Royal Society of Chemistry)
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Équipe de rédaction Santélog Mar 27, 2019Rédaction Santé log