Des chercheurs de l’université de Berkley ont développé des capteurs/stimulateurs d’impulsions nerveuses aussi petits que des grains de sable.

Ces minuscules dispositif sont un pas de plus vers l’électroceutique. Késako ?

L’électroceutique (electroceutical en anglais) est le fait de générer des stimulations électriques des nerfs et des tissus dans un but thérapeutique, à la différence du domaine pharmaceutique dans lequel ce sont des molécules chimiques qui agissent. Avec l’évolution de la bioélectronique capable de miniaturiser des dispositifs pour les placer directement à l’intérieur d’un organisme vivant, ce domaine devrait se développer et permettre de nouveaux moyens d’actions pour mieux connaître notre corps et aider dans la lutte contre certaines maladies telles que  Parkinson ou aider des personnes handicapées à piloter des prothèses robotisées ou tout autre dispositif.

“Poussières neuronales”

Les poussières neuronales aussi appelées motes, qui pourrait se traduire par grain/particules, sont des appareils suffisamment petit pour se fixer dans des muscles ou sur des nerfs, d’où le terme de poussière neuronale. Le grand défi de ces minuscules capteurs/stimulateurs est de pouvoir observer/agir sur l’organisme, mais aussi communiquer pour transmettre les données ou recevoir des ordres.

Le gros problème est la gestion de l’énergie. Si les modules embarquent une batterie, ils deviennent plus difficile à miniaturiser au point de ne plus pouvoir les connecter sur des nerfs. De plus la durée de vie sera limitée et leur coût devrait augmenter. Sans parler des risques liés aux composés chimiques de batteries.

L’idée est donc de ne pas avoir à embarquer de source d’énergie. On pourrait imaginer créer son énergie à partir d’éléments disponibles dans l’organisme même, mais la technologie n’en est pas encore là.

Il faut donc pouvoir envoyer de l’énergie aux motes. Il est possible par exemple de le faire par champs électriques ou ondes électromagnétiques, mais l’équipe de Berkeley a choisi d’utiliser des faisceaux d’ondes ultrasonores jugées plus efficaces dans ce contexte.

Ces ondes présentent l’avantage de très bien se propager dans le corps, de pouvoir être focalisées sur de très petits volumes et de transporter suffisamment de puissance pour alimenter les motes tout en restant inoffensifs pour l’organisme. Les ultrasons sont déjà largement utilisés dans les hôpitaux et peuvent pénétrer en profondeur dans les tissus vivants.

Ces petits appareils, qui ont déjà pu être réduits à un volume de 1mm³, contiennent un crystal piézoélectrique qui converti les ondes ultrasonores reçues depuis une sonde à l’extérieur de l’organisme en électricité pour alimenter un transistor. Ce dernier capte les impulsions nerveuses ou tout autre signal électrique voulu et modifie en correspondance la résonance du système ce qui va déformer la réponse des ondes réfléchies vers la sonde ultrasonore qui écoute alors les signaux. L’amplitude du signal réfléchi correspondra donc à la mesure effectuée par le capteur.

Les motes sont recouverts d’une résine époxy médicale pour être suffisamment neutre pour l’organisme. À terme, ils devraient être réalisé dans des matériaux biocompatibles leur permettant de pouvoir rester dans le corps pendant une ou plusieurs décennies !

Alors que les expériences réalisées jusqu’à présent se contentaient de connecter les motes sur le système nerveux périphérique et les muscles, ceux-ci devraient pouvoir être implantés dans le cerveau pour pouvoir commander des prothèses dans les cas de paralysies par exemple. En outre, les électrodes existantes actuellement pour aller se connecter sur le cerveau doivent faire passer des fils à travers la boîte crânienne ce qui réduit leur durée de vie à 1 ou 2 ans et pose tous les problèmes qu’on peut imaginer pour le confort ou le risque d’infection. Les capteurs sans-fils millimétriques pourront être scellés dans la boîte crânienne par centaines et limiter ainsi les risques d’infections ou le déplacement des électrodes.

“Si un paraplégique veut contrôler un ordinateur ou un bras artificiel, vous pouvez simplement implanter ces électrodes dans le cerveau qui dureront presque toute leur vie.” selon Ryan Neely

Source: Sprinkling of neural dust opens door to electroceuticals (Berkley news)