Une avancée révolutionnaire dans la recherche en neurosciences
Des chercheurs ont réussi à contrôler à distance un implant cérébral sans fil situé en Corée du Sud en utilisant une connexion depuis Chicago. Cette démonstration met en évidence comment la technologie connectée peut transformer les études en neurosciences.
Cette expérience a prouvé qu’il était possible de mener un expérience cérébrale à travers des continents avec un temps de réponse étonnamment court.
Points clés à retenir
D’après un rapport de ScienceAlert, les tests ont permis d’exécuter des commandes sur une distance de 10 596 kilomètres (soit 6 584 miles) avec un délai de réponse moyen d’environ 109 millisecondes. Les instructions, émanent de Chicago, ont été transférées à un ordinateur au laboratoire de Daejeon avant d’être envoyées sans fil à un implant cérébral utilisé par un rat en liberté.
Développé par des équipes de KAIST et de l’Université Yonsei, l’implant, nommé RAPIDO, a été publié dans la revue Science Advances. Une fois placé dans le cerveau, cet appareil peut réaliser deux fonctions distinctes : libérer une substance par un mini-canal et émettre de la lumière à l’aide d’un LED miniature. Chacune de ces fonctions est contrôlable individuellement et peut aussi être programmée en avance via Internet.
L’importance de cette possibilité de contrôle à distance réside dans le fait que le comportement d’un animal peut changer lorsque le chercheur est physiquement présent. En menant une partie de l’expérience à distance, on pourrait diminuer cette influence, tout en favorisant la collaboration internationale.
Le professeur Jae-Woong Jeong, ingénieur électricien à KAIST et responsable de l’étude, a expliqué qu’une telle approche permettrait d’effectuer des expériences à long terme avec moins d’interventions directes et une présence d’expérimentateur réduite.
Contexte et recherches effectuées
La recherche a été divisée en deux études chez des rats. Lors de la première étude, l’implant a administré de façon répétée diverses doses de cocaïne dans une zone cérébrale appelée le nucleus accumbens, liée à la récompense. Les mouvements des rats ont varié en fonction des doses administrées, et ces effets ont été observés à deux, trois et quatre semaines après la pose de l’implant.
La seconde étude s’est intéressée à une technologie appelée optogénétique, qui utilise la lumière pour influencer les cellules. Pour isoler l’effet de la lumière, les chercheurs ont injecté de la cocaïne directement dans l’abdomen des rats, sans utiliser l’implant. Il a été constaté que les rats qui avaient reçu de la cocaïne sans exposition à la lumière préféraient le compartiment lié à la drogue.
Cependant, cette préférence n’a pas été observée chez les rats dont les implants ont activé la voie de signalisation RhoA lors de l’expérience. Comme l’a souligné Jeong, ces expériences démontrent la capacité de la plateforme à explorer des liens de causalité entre des manipulations neuronales spécifiques et des comportements.
Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent un potentiel pour accélérer les recherches. Une telle technologie pourrait permettre aux scientifiques de partager leurs expertises à l’international tout en réduisant le besoin de chirurgies répétées et d’interventions continues en laboratoire.
Quelles sont les prochaines étapes ?
Le système RAPIDO représente une avancée importante dans le domaine des implants sans fil, incluant des systèmes contrôlés par smartphone que Jeong a également contribué à développer pour des souris. Sa grande nouveauté est de combiner plusieurs capacités sur une seule plateforme : livraison de médicaments rechargeable, stimulation lumineuse ciblée, dosage programmable et contrôle via Internet.
Pour des études à long terme, cette approche pourrait réduire les interruptions durant les expériences. Plutôt que de manipuler régulièrement un animal ou de remplacer chirurgicalement un implant, les chercheurs pourraient ainsi conduire des études prolongées avec moins d’interférences.
Il est important de noter que les chercheurs n’ont pas prétendu avoir développé un traitement pour la dépendance à la cocaïne ni testé l’implant chez l’homme. Jeong a insisté sur le fait que le principal défi consiste à démontrer la sécurité et la fiabilité à long terme de cette technologie dans le cerveau humain.
En résumé
Tout système similaire devant être utilisé en clinique devra passer par des tests rigoureux concernant sa biocompatibilité, son emballage, sa livraison de médicaments, ainsi que des contrôles de sécurité. L’utilisation de l’optogénétique introduira une complexité supplémentaire, car cela nécessite une livraison sécurisée de gènes sensibles à la lumière.
À ce stade, Jeong considère cet implant cérébral avant tout comme une plateforme de recherche pouvant aider à développer et évaluer des stratégies thérapeutiques futures, plutôt que comme un appareil clinique en soi.
Pour aller plus loin
L’opération à distance de RAPIDO s’inscrit dans une tendance visant à développer des dispositifs médicaux fonctionnant sans fil et nécessitant moins de supervision. Voici quelques exemples récents :
- Dans le Michigan, des médecins ont placé un implant cérébral sans fil dans le cerveau d’une femme ayant des difficultés à parler.
- Des chercheurs ont créé un nouvel implant sans batterie capable de surveiller la santé sans nécessiter de systèmes d’alimentation encombrants.
- En Inde, des adolescents ont construit un réfrigérateur pour vaccins à énergie saline visant à combler des lacunes dans les soins de santé en milieu rural.
Ces initiatives illustrent une volonté commune de rendre les outils technologiques plus adaptés aux conditions réelles et accessibles sur de longues distances.
FAQ
Qu’est-ce que l’optogénétique ?
L’optogénétique est une technique biologique qui permet de contrôler l’activité des neurones à l’aide de lumière, en utilisant des protéines sensibles à la lumière.
Comment l’implant fonctionne-t-il ?
L’implant RAPIDO peut libérer des substances et émettre de la lumière, offrant ainsi des possibilités de stimulus multiple et de traitement des données.
Y a-t-il des risques associés à cette technologie ?
Comme pour toutes nouvelles technologies médicales, la sécurité à long terme et l’efficacité doivent être prouvées par des tests rigoureux avant son utilisation clinique.
Quelle est la portée de cette recherche ?
Cette avancée pourrait permettre de faire avancer les études sur le comportement et les maladies neurologiques, facilitant la recherche entre les pays.
Quand ces technologies seront-elles disponibles en clinique ?
Il est encore trop tôt pour diagnostiquer une date de disponibilité, car de nombreux tests de sécurité et d’efficacité doivent être menés avant qu’elles ne puissent être utilisées chez les patients.
