Une nouvelle puce implantable sans fil du NCSU pourrait aider à lutter contre la maladie d'Alzheimer et de Parkinson
Date publiée:RALEIGH – Les chercheurs ont développé une puce alimentée sans fil et pouvant être implantée chirurgicalement pour lire les signaux neuronaux et stimuler le cerveau avec de la lumière et du courant électrique. La technologie a été démontrée avec succès chez le rat et est conçue pour être utilisée comme outil de recherche.
"Notre objectif était de créer un outil de recherche pouvant être utilisé pour nous aider à mieux comprendre le comportement de différentes régions du cerveau, notamment en réponse à diverses formes de stimulation neuronale", explique Yaoyao Jia, auteur correspondant d'un article sur les travaux. et professeur adjoint de génie électrique et informatique à la North Carolina State University. "Cet outil nous aidera à répondre à des questions fondamentales qui pourraient ensuite ouvrir la voie à des avancées dans la lutte contre les troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer ou de Parkinson."
La nouvelle technologie présente deux caractéristiques qui la distinguent de l’état de la technique précédent.
Premièrement, il est entièrement sans fil. Les chercheurs peuvent alimenter la puce de 5 × 3 mm2, dotée d’une bobine réceptrice de puissance intégrée, en appliquant un champ électromagnétique. Par exemple, lors de tests effectués par les chercheurs sur des rats de laboratoire, le champ électromagnétique entourait la cage de chaque rat – de sorte que l'appareil était entièrement alimenté, indépendamment de ce que faisait le rat. La puce est également capable d’envoyer et de recevoir des informations sans fil.
La deuxième caractéristique est que la puce est trimodale, ce qui signifie qu'elle peut effectuer trois tâches.
Les puces d'interface neuronales de pointe actuelles de ce type peuvent faire deux choses : elles peuvent lire des signaux neuronaux dans des régions ciblées du cerveau en détectant les changements électriques dans ces régions ; et ils peuvent stimuler le cerveau en introduisant un petit courant électrique dans le tissu cérébral.
La nouvelle puce peut faire ces deux choses, mais elle peut également éclairer le tissu cérébral – une fonction appelée stimulation optique. Mais pour que la stimulation optique fonctionne, vous devez d’abord modifier génétiquement les neurones ciblés pour les faire réagir à des longueurs d’onde spécifiques de la lumière.
"Lorsque vous utilisez la stimulation électrique, vous avez peu de contrôle sur la destination du courant électrique", explique Jia. « Mais avec la stimulation optique, on peut être bien plus précis, car on a uniquement modifié les neurones que l’on souhaite cibler afin de les rendre sensibles à la lumière. Il s’agit d’un domaine de recherche actif en neurosciences, mais il lui manque les outils électroniques dont il a besoin pour avancer. C'est là qu'intervient ce travail.
En d’autres termes, en aidant les chercheurs (littéralement) à mettre en lumière le tissu neuronal, la nouvelle puce les aidera (au sens figuré) à mettre en lumière le fonctionnement du cerveau.
Le papier, "Un système sur puce d'interface neuronale implantable sans fil trimodal», est publié dans la revue Transactions IEEE sur les circuits et systèmes biomédicaux. L'article a été co-écrit par Ulkuhan Guler du Worcester Polytechnic Institute ; Yen-Pang Lai de Georgia Tech ; Yan Gong, Arthur Weber et Wen Li de l'Université d'État du Michigan ; et Maysam Ghovanloo de Bionic Sciences Inc.
Le travail a été réalisé avec le soutien de la National Science Foundation (NSF) sous la subvention 2024486. Le travail a également été soutenu par le centre ASSIST financé par la NSF de NC State sous la subvention EEC-1160483. La mission du centre ASSIST est de créer des appareils portables auto-alimentés capables d'effectuer une détection multimodale à long terme sans avoir à remplacer ou charger les batteries.
Source originale de l’article : WRAL TechWire