Une sonde cérébrale futuriste pour un contrôle sans fil des neurones



Des scientifiques ont développé un appareil ultra-miniaturisé qui permet de contrôler le cerveau avec des médicaments et de la lumière.

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Une étude a montré que des scientifiques peuvent déterminer le chemin emprunté par une souris en pressant sur un bouton. Et ils peuvent le faire via le sans-fil. Des chercheurs de l’école de médecine de l’université de Washington, de St Louis et de l’université de l’Illinois ont créé un implant de tissu de dernière génération qui permet aux neuroscientifiques d’injecter des médicaments et de la lumière dans les neurones d’une souris. Cet appareil révolutionnaire est décrit dans la revue Cell et son développement a été partiellement financé par le NIH (National Institutes of Health).

Cette découverte offre des possibilités infinies pour les scientifiques afin de comprendre le fonctionnement du cerveau selon Michael R. Bruchas, professeur adjoint d’anesthésie et de neurobiologie de l’école de médecine de l’université de Washington et un auteur senior de l’étude. Le laboratoire de Bruchas étudie les circuits qui contrôlent de nombreux troubles tels que le stress, la dépression, l’addiction et la douleur. En général, les scientifiques doivent injecter des médicaments dans des tubes métalliques ou de la lumière par des fibres optiques. Et ces options nécessitent une chirurgie qui peut endommager des parties du cerveau sans oublier les effets sur les mouvements naturels de l’animal. Pour résoudre ces problèmes Jae-Woong Jeong, un bioingénieur de l’université de l’Illinois a travaillé avec Jordan G. McCall, un doctorant dans le laboratoire de Bruchas, pour construire un implant optifluidique et contrôlable à distance. L’appareil est conçu avec des matériaux mous d’une dimension qui fait 1/10 d’un cheveu humain et malgré cette taille, cet appareil est capable d’injecter des médicaments et de la lumière en même temps.

Nous avons utilisé des techniques de nano-fabrication pour créer un implant qui nous permet de pénétrer profondément à l’intérieur du cerveau avec des dommages minimaux selon John A. Rogers, professeur dans la des matériaux et dans l’ingénierie à l’université de l’Illinois. Et il ajoute que des appareils ultra-miniaturisés tels que cet implant cérébral possèdent un énorme potentiel pour la et la médecine. Avec une épaisseur de 80 micromètres et une largeur de 500 micromètres, l’implant optofluidique est largement plus compact que les tubes métalliques actuels. Et les tests ont montré que l’implant provoquait des dommages minimaux dans les tissus du cerveau. Les scientifiques ont testé l’appareil pour sa capacité à injecter des médicaments en le plaçant dans les cerveaux de souris. Dans certains tests, ils ont montré qu’ils pouvaient cartographier précisément les circuits en utilisant l’implant avec des virus dont les cellules contenaient des teintes génétiques. Dans d’autres tests, ils ont pu faire marcher la souris en injectant un médicament qui imite la morphine dans l’Aire tegmentale ventrale (ATV) qui est une région qui contrôle la motivation et l’addiction.

Les chercheurs ont également testé une combinaison de lumière et de médicament. Ils ont fait en sorte que les souris, qui ont des neurones sensibles à la lumière dans leur zone ATV, restent sur un coté de la cage en utilisant l’implant pour déclencher des pulsions laser sur les cellules. Et les souris ont perdu leurs préférences (de rester sur un côté de la cage) lorsque les scientifiques ont utilisé l’appareil pour injecter simultanément un médicament qui bloque la communication neuronale. Dans toutes les expériences, les souris se trouvaient à environ 90 centimètres de l’antenne de commande.

C’est le genre d’outil de développement révolutionnaire dont les neuroscientifiques ont besoin pour cartographier l’activité des circuits cérébraux selon James Gnadt, directeur de programme de recherche sur les AVC et les troubles neurologiques au NIH. Cet appareil est dans la ligne droite de l’initiative BRAIN du NIH. Les chercheurs ont fabriqué l’implant en utilisant les mêmes techniques que celles qu’on utilise pour fabriquer les puces dans l’informatique. Cet implant cérébral peut transporter 4 médicaments et 4 diodes pour la lumière. Ils ont installé un matériau extensible en bas des réservoirs des médicaments pour contrôler la livraison. Quand la température, d’une sorte de radiateur électrique, situé sous le réservoir augmente, alors la partie inférieure se déploie et injecte le médicament dans le cerveau. Les chercheurs concluent que cet appareil est le résultat de la collaboration de plusieurs disciplines, notamment de l’ingénierie et de la neuroscience. Dans l’étude qui a été publiée, les scientifiques proposent des instructions détaillées pour fabriquer cet implant. Selon le Dr Bruchas, un outil est seulement efficace lorsqu’on l’utilise. Nous croyons dans une approche participative pour faire progresser la neuroscience parce qu’il y a encore beaucoup à faire pour comprendre les circuits du cerveau.

 

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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