Les chercheurs ont développé un minuscule implant doté d'électrodes de la taille d'un neurone qui peuvent rester intactes dans le corps, offrant ainsi un potentiel pour de futurs implants visuels pour les aveugles. Cet implant pourrait stimuler le cortex visuel du cerveau, créant des images avec de nombreuses électrodes agissant comme des pixels individuels.
Une équipe de chercheurs de l'Université de technologie Chalmers en Suède, de l'Université de Fribourg et de l'Institut néerlandais des neurosciences a développé un implant remarquablement petit, doté d'électrodes de la taille d'un neurone unique qui peuvent également rester intactes dans le corps au fil du temps. combinaison unique qui est prometteuse pour les futurs implants visuels pour les aveugles.
Souvent, lorsqu’une personne est aveugle, une partie ou une partie de l’œil est endommagée, mais le cortex visuel du cerveau fonctionne toujours et attend une intervention. Lorsqu’on envisage la stimulation cérébrale pour restaurer la vue, des milliers d’électrodes doivent être insérées dans un implant pour générer suffisamment d’informations pour une image. En envoyant des impulsions électriques via un implant au cortex visuel du cerveau, une image peut être créée et chaque électrode représenterait un pixel.
« Cette image ne serait pas le monde tel qu’une personne ayant une vision complète serait capable de le voir. L'image créée par les impulsions électriques serait comme le tableau matriciel sur une autoroute, un espace sombre et quelques points qui s'éclaireraient en fonction des informations qui vous sont fournies. Plus il y aura d'électrodes qui l'alimenteront, meilleure sera l'image », explique Maria Asplund, qui a dirigé la partie développement technologique du projet et est professeur de bioélectronique à Université de technologie Chalmers en Suède.
Maria Asplund, qui a dirigé la partie développement technologique du projet et est professeur de bioélectronique à l'Université de technologie Chalmers en Suède. Crédit : Université de technologie Chalmers | Gabor Richter
L'implant visuel créé dans cette étude peut être décrit comme un « fil » comportant de nombreuses électrodes placées les unes après les autres. À long terme, il faudrait plusieurs fils avec des milliers d’électrodes connectées à chacun, et les résultats de cette étude constituent une étape clé vers un tel implant.
L'avenir des implants visuels
Un implant électrique pour améliorer la vision chez les personnes aveugles n’est pas un concept nouveau. Cependant, la technologie des implants actuellement explorée chez les patients humains date des années 1990 et plusieurs facteurs doivent être améliorés, par exemple la taille volumineuse, les cicatrices dans le cerveau en raison de leur grande taille, les matériaux qui se corrodent avec le temps et les matériaux. étant trop rigide.
En créant une très petite électrode de la taille d’un seul neurone, les chercheurs ont la possibilité d’installer de nombreuses électrodes sur un seul implant et de créer une image plus détaillée pour l’utilisateur. Le mélange unique de matériaux flexibles et non corrosifs en fait une solution à long terme pour les implants visuels.
« La miniaturisation des composants des implants visuels est essentielle. En particulier les électrodes, car elles doivent être suffisamment petites pour pouvoir transmettre la stimulation à un grand nombre de points dans les « zones visuelles du cerveau ». La principale question de recherche de l'équipe était la suivante : « Pouvons-nous installer autant d'électrodes sur un implant avec les matériaux dont nous disposons et le rendre suffisamment petit et également efficace ? » et la réponse de cette étude était oui », déclare le professeur Asplund.
Plus la taille est petite, plus la corrosion est grave
Créer un implant électrique à si petite échelle comporte ses défis, en particulier dans un environnement difficile, tel que le corps humain. L’obstacle majeur n’est pas de rendre les électrodes petites, mais de faire en sorte que ces petites électrodes durent longtemps dans un environnement humide et humide. La corrosion des métaux dans les implants chirurgicaux est un énorme problème, et comme le métal est la partie fonctionnelle, ainsi que la partie corrodante, la quantité de métal est essentielle. L'implant électrique qu'Asplund et son équipe ont créé mesure une minuscule largeur de 40 micromètres et une épaisseur de 10 micromètres, comme un cheveu fendu, les parties métalliques n'ayant que quelques centaines de nanomètres d'épaisseur. Et comme il y a si peu de métal dans la minuscule électrode de vision, elle ne peut pas du tout se « permettre » de se corroder, sinon elle cesserait de fonctionner.
Dans le passé, ce problème n’a pas pu être résolu. Mais maintenant, l’équipe de recherche a créé un mélange unique de matériaux superposés qui ne se corrodent pas. Cela comprend un polymère conducteur pour transduire la stimulation électrique nécessaire au fonctionnement de l'implant en réponses électriques dans les neurones. Le polymère forme une couche protectrice sur le métal et rend l'électrode beaucoup plus résistante à la corrosion, essentiellement une couche protectrice de plastique recouvrant le métal.
« La combinaison conductrice polymère-métal que nous avons mise en œuvre est révolutionnaire pour les implants visuels car elle signifierait qu'ils pourraient, espérons-le, rester fonctionnels pendant toute la durée de vie de l'implant. Nous savons maintenant qu'il est possible de fabriquer des électrodes aussi petites qu'un neurone (cellule nerveuse) et de maintenir cette électrode en activité dans le cerveau pendant de très longues périodes, ce qui est prometteur puisque cela manquait jusqu'à présent. La prochaine étape consistera à créer un implant capable d'avoir des connexions pour des milliers d'électrodes », explique Asplund, un projet actuellement exploré au sein d'une équipe plus large dans le cadre du projet européen Neuraviper en cours.
En savoir plus : la méthode d'étude
La méthode a été mise en œuvre par des collaborateurs de recherche de l'Institut néerlandais des neurosciences, où des souris ont été entraînées à répondre à une impulsion électrique envoyée au cortex visuel du cerveau. L’étude a montré que non seulement les souris pouvaient apprendre à réagir à la stimulation appliquée via les électrodes en quelques séances seulement, mais que le seuil de courant minimal pour lequel les souris rapportaient une perception était inférieur à celui des implants métalliques standard. L’équipe de recherche a en outre rapporté que la fonctionnalité de l’implant est restée stable au fil du temps, pour une souris, même jusqu’à la fin de sa durée de vie naturelle.
