La «poussière neurale» nous pousse à nous rapprocher de la surveillance de la santé implantée en temps réel

Les ingénieurs qui ont mis au point le système l’appellent «poussière neuronale». C’est un grand nom. S'ils se lassaient d'être des innovateurs novateurs, ils pourraient probablement passer au marketing.

L’équipe de l’Université de Californie, Berkeley, dirigée par José Carmena, neuroscientifique, et Michel Maharbiz, ingénieur électricien, a tout d’abord théorisé la possibilité d’implants de taille millimétrique, alimentés par ultrasons, dans un article de 2013 publié dans le journal arXiv. Aujourd'hui, grâce à des expériences de validation de concept, ils ont peut-être révolutionné le futur des dispositifs de surveillance médicale implantables.

Dans leur article publié dans le numéro de juillet de la revue Neurone, L’équipe de Maharbiz décrit comment elle a pu connecter de minuscules capteurs au nerf sciatique d’un rat pour surveiller les impulsions en temps réel. «Le grand‘ah-ha’est que nous avons compris que la construction d’un système utilisant l’ultrason nous permettait de construire des appareils extrêmement petits», explique Maharbiz. Inverse. "Ceux que nous avons démontrés mesuraient environ un millimètre et nous les miniaturisons de manière agressive maintenant." Tandis que minuscule, c’est cool, cela ne sert à rien si les données ne peuvent pas être extraites et utilisées.

La poussière neuronale est si prometteuse parce que, comme le dit Marharbiz: «Votre corps est assez transparent pour les ultrasons. Nous sommes extrêmement heureux que les ultrasons aient fonctionné aussi bien. Il semble vraiment que vous puissiez construire de très petits implants de cette façon, et il semble de plus en plus que vous puissiez modifier le dispositif pour effectuer toutes sortes de tâches. ”

"Vous pouvez les placer n'importe où"

Son enthousiasme est palpable quand il parle des nombreuses applications différentes que cette technologie pourrait être adaptée: «Vous pouvez les placer n'importe où et signaler des informations que vous souhaitez mesurer sur les organes, telles que la pression, l'équilibre du pH et les niveaux d'oxygène. Vous pouvez les utiliser pour interagir avec une prothèse ou fournir une stimulation nerveuse pour traiter des problèmes de contrôle de la vessie et des muscles ", mais il met en garde que ce sont des objectifs à long terme.

À court terme, l’équipe de Maharbiz s’emploie déjà à affiner la capacité du capteur à lire des neurones individuels, plutôt que les tirs grossiers de grappes nerveuses. Ils s’efforcent également d’ajouter des fonctionnalités au circuit afin de créer des capacités de stimulation nerveuse, étape indispensable pour créer un système en boucle fermée indispensable aux interfaces homme / machine sans fil.

De telles avancées pourraient permettre plus de liberté de mouvement à des personnes comme Erik. Il est incapable de bouger ses muscles, donc la technologie actuelle disponible pour des gens comme ce Marine ne fonctionnera pas pour lui. L’option d’interface pour Erik fonctionne par le biais de fils reliés aux implants neuronaux par des trous dans le crâne, ce qui n’est pas idéal. L'espoir est que la poussière neuronale pourrait un jour rendre ces fils obsolètes.

Tout cela est rendu possible par des cristaux spéciaux. Ces roches, appelées cristaux piézoélectriques, sont uniques en ce qu'ils génèrent un faible courant électrique lorsque leur forme est déformée. Un autre composant du système, un implant légèrement plus grand (0,8 x 1 x 3 mm), appelé mot, est placé juste sous la peau et produit les vibrations ultrasonores pour créer cet effet. Les cristaux vibrent, déforment et alimentent le minuscule circuit de l'équipement sensoriel de taille particulaire.

Lorsque le circuit enregistre une action sur ce qu’il surveille, il inverse le processus. Cela modifie légèrement les vibrations du cristal et ce changement se répercute sur les ondes ultrasonores, puis sur un émetteur-récepteur situé à l'extérieur du corps et enfin sur un ordinateur qui traite le signal - un peu comme le sonar renvoie les informations à un ordinateur. sous-marin.

En l’absence de fils et / ou de sources de batterie internes, ces dispositifs n’endommagent pas le corps et n’activent pas les défenses immunologiques autant que la technologie actuelle, plus volumineuse. Théoriquement, les futures itérations de poussière neuronale pourraient rester à l’intérieur d’une personne, sans être remarquées, pendant des années, voire des décennies, et fournir un retour d’information en temps réel sur ce qui se passe à l’intérieur, en informant sur le traitement de nombreux maux.

Mis à part toute l’enthousiasme et les applications de science-fiction, Maharbiz met en garde l’enthousiasme restreint des personnes intéressées par la technologie. «Je reçois tout le temps des courriels, des personnes me demandent de faire du bénévolat.» Il souligne la nécessité de protocoles de sécurité, de tests de durabilité et de tests cliniques. essais et que les capacités de cyborg sont très éloignés.

"Bien que les applications médicales soient potentiellement très volumineuses, nous ne faisons que commencer sur cette voie." Cette technologie novatrice est prometteuse, mais nous sommes encore loin des examens de poussières neurales lors de notre prochaine visite chez le médecin.