211service.com
Fils injectables pour réparer le cerveau
De nouveaux traitements pour les maladies neurologiques pourraient être possibles avec un maillage flexible qui peut stimuler les cellules cérébrales individuelles. 13 octobre 2016
Dans un laboratoire du sous-sol de l'université d'Harvard, quelques brins de treillis métallique fin ondulent au fond d'une tasse d'eau, comme dans une minuscule danse du ruban. Les mailles – de la longueur d'un capuchon de stylo – sont capables de faire quelque chose d'inédit : une fois injectées dans le cerveau d'une souris vivante, elles peuvent stimuler en toute sécurité des neurones individuels et mesurer le comportement des cellules pendant plus d'un an.
Des interfaces cérébrales électroniques comme celles-ci pourraient un jour être cruciales pour les personnes atteintes de maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson. La maladie provoque la mort d'un groupe de neurones dans une zone du cerveau, provoquant des tremblements et des secousses incontrôlables. L'envoi de décharges électriques ciblées dans cette zone peut aider à remettre en forme les neurones vivants et à arrêter les symptômes de la maladie de Parkinson.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de novembre 2016
- Voir la suite du problème
- S'abonner
Aujourd'hui, les gens peuvent subir un traitement électrique appelé stimulation cérébrale profonde. Mais il a de grosses limites. Il s'agit d'implanter des électrodes rigides et denses dans le cerveau. C'est loin d'être idéal dans un organe aussi mou : après environ quatre semaines, le tissu cicatriciel commence à s'accumuler. La seule façon de faire fonctionner les électrodes à travers ce tissu est de continuer à augmenter la tension utilisée pour exciter les neurones. Cela peut être dangereux, et parfois une autre intervention chirurgicale est nécessaire pour remplacer l'implant.
Charles Lieber, un chimiste de Harvard et pionnier des nanomatériaux, avait une idée différente : une interface cérébrale conductrice qui reflète les détails fins du cerveau lui-même. Tout comme les neurones se connectent les uns aux autres dans un réseau qui a des espaces ouverts où les protéines et les fluides passent, les hachures dans l'électronique à mailles pliables de Lieber laissent de la place aux neurones pour s'intégrer, plutôt que d'être poussés sur le côté par un objet étranger carré. Cet appareil brouille efficacement l'interface entre un système vivant et un système non vivant, explique Guosong Hong, postdoctorant au laboratoire de Lieber.
Le maillage extrêmement flexible, composé de fils d'or pris en sandwich entre des couches de polymère, s'enroule facilement dans une aiguille pour pouvoir être injecté plutôt qu'implanté, évitant ainsi une intervention chirurgicale plus importante. Une partie du maillage dépasse à travers le cerveau et un trou dans le crâne afin qu'il puisse être relié à un ordinateur qui contrôle les secousses électriques et mesure l'activité des neurones. Mais finalement, dit Lieber, les commandes et l'alimentation électrique pourraient être implantées dans le corps, comme elles le sont dans les systèmes actuels de stimulation cérébrale profonde.
Les chercheurs prévoient que le maillage aura de nombreuses utilisations au-delà de la maladie de Parkinson. Cela pourrait aider à traiter la dépression et la schizophrénie plus précisément que les médicaments actuels, qui baignent tout le cerveau dans des produits chimiques et provoquent une multitude d'effets secondaires.
Cependant, il doit d'abord être testé sur des humains. Le groupe de Lieber s'associe à des médecins du Massachusetts General Hospital et commencera bientôt des expériences sur des personnes atteintes d'épilepsie.
À gauche : l'électronique maillée (lignes d'or entre les couches d'un polymère) est produite par lots sur une plaquette de silicium.
À droite : ce gros plan du maillage montre un coussinet au milieu qui stimule les neurones. Les petits tampons mesurent leur activité.
Le dispositif est suffisamment flexible pour être injecté par une aiguille. La structure en forme de filet l'empêche de trop perturber les neurones une fois implanté.
À gauche : comme démontré ici dans l'eau, le maillage est extrêmement flexible une fois dans le cerveau.
À droite : hors du cerveau (ou de l'eau), la structure devient molle.
Le dispositif implanté se connecte à un ordinateur, qui contrôle les secousses électriques et enregistre le comportement des neurones.
Une page de 2007 du cahier de Lieber montre sa première conception du maillage.