Les chercheurs développent une méthode précise et évolutive pour enregistrer l'activité cérébrale

Une nouvelle méthode permettant d'enregistrer avec précision l'activité cérébrale à grande échelle a été mise au point par des chercheurs de Crick, de l'Université de Stanford et de l'UCL. La technique pourrait conduire à de nouveaux dispositifs médicaux pour aider les amputés, les personnes paralysées ou les personnes atteintes de troubles neurologiques tels que les motoneurones.

La recherche sur les souris, publiée dans Science Advances, a développé une méthode précise et évolutive pour enregistrer simultanément l'activité cérébrale sur de grandes surfaces, y compris à la surface et dans les régions plus profondes.

Utilisant les dernières technologies en matière d'électronique et d'ingénierie, le nouvel appareil combine la technologie des puces de silicium avec des micro-fils ultra-fins, jusqu'à 15 fois plus fins qu'un cheveu humain. Les fils sont si fins qu'ils peuvent être placés profondément dans le cerveau sans causer de dommages importants. Parallèlement à sa capacité à surveiller avec précision l'activité cérébrale, l'appareil pourrait également être utilisé pour injecter des signaux électriques dans des zones précises du cerveau.

Cette technologie fournit la base de nombreux développements futurs passionnants au-delà de la recherche en neurosciences. Cela pourrait conduire à une technologie capable de transmettre un signal du cerveau à une machine, par exemple en aidant les personnes amputées à contrôler un membre prothétique à serrer une main ou à se lever. Il pourrait également être utilisé pour créer des signaux électriques dans le cerveau lorsque les neurones sont endommagés et ne se déclenchent pas, comme dans les maladies des motoneurones. « 

Andreas Schaefer, chef de groupe en laboratoire de neurophysiologie du comportement au Crick et professeur de neurosciences à l'UCL

Lorsque l'appareil est connecté à un cerveau, les signaux électriques des neurones actifs remontent les microfils à proximité vers une puce de silicium, où les données sont traitées et analysées montrant quelles zones du cerveau sont actives.

Les chercheurs ont veillé à ce que la conception de l'appareil lui permette d'être facilement mise à l'échelle en fonction de la taille de l'animal, avec quelques centaines de fils pour une souris à plus de 100 000 pour les plus gros mammifères. Il s'agit d'une caractéristique clé de l'appareil, car cela signifie qu'il a le potentiel, à l'avenir, d'être mis à l'échelle pour une utilisation avec les humains.

Mihaly Kollo, co-auteur principal, post-doctorant au laboratoire de neurophysiologie du comportement de Crick et associé de recherche senior à l'UCL, déclare:

L'un des grands défis de l'enregistrement de l'activité cérébrale, en particulier dans les régions plus profondes, est de savoir comment mettre en place les fils, appelés électrodes, sans causer beaucoup de dommages aux tissus ou de saignements. Notre méthode surmonte cela en utilisant des électrodes suffisamment minces.

Un autre défi consiste à enregistrer l'activité de nombreux neurones qui sont distribués en couches de formes complexes dans l'espace tridimensionnel. Encore une fois, notre méthode fournit une solution car les fils peuvent être facilement disposés en n'importe quelle forme 3D. »

La technologie décrite dans l'étude est également la base d'un système d'interface cerveau-ordinateur entièrement intégré développé par Paradromics, une société fondée par Matthew Angle, l'un des auteurs de cet article. La société basée au Texas travaille à développer une plate-forme de dispositifs médicaux qui améliorera la vie des personnes atteintes de maladies graves, notamment la paralysie, les troubles sensoriels et les maladies neuropsychiatriques résistantes aux médicaments.