les implants neuraux sont utilisés pour la stimulation cérébrale profonde, la stimulation du nerf vague et les prothèses contrôlées par l’esprit
cela ressemble à de la science-fiction, mais un implant neural pourrait, dans de nombreuses années, lire et modifier les pensées d’une personne. Les implants neuraux sont déjà utilisés pour traiter les maladies, réhabiliter le corps après une blessure, améliorer la mémoire, communiquer avec les membres prothétiques, etc.
Le Département de la Défense des États-Unis et les National Institutes of Health (NIH) des États-Unis ont consacré des centaines de millions de dollars de financement à ce secteur. Des articles de recherche indépendants sur le sujet apparaissent dans les meilleures revues presque chaque semaine.,
ici, nous décrivons les types d’implants neuraux, expliquons le fonctionnement des implants neuraux et fournissons des exemples démontrant ce que ces dispositifs peuvent faire.
qu’est Ce qu’un implant neural?
Un implant neural est un dispositif placé à l’intérieur du corps qui interagit avec les neurones.
Les neurones sont des cellules qui communiquent dans le langage de l’électricité. Ils déclenchent des impulsions électriques dans des motifs particuliers, un peu comme le code Morse. Un implant est un dispositif fabriqué par l’homme qui est placé à l’intérieur du corps par chirurgie ou par injection.,
un implant neural est donc un dispositif—typiquement une électrode de quelque sorte—qui est inséré dans le corps, entre en contact avec des tissus qui contiennent des neurones et interagit avec ces neurones d’une manière ou d’une autre.,
avec ces appareils, il est possible d’enregistrer l’activité neuronale native, permettant aux chercheurs d’observer les modèles par lesquels les circuits neuronaux sains communiquent. Les implants neuraux peuvent également envoyer des impulsions d’électricité aux neurones, remplaçant les modèles de tir natifs et forçant les neurones à communiquer d’une manière différente.
En d’autres termes, implants neuronaux permettent aux scientifiques de pirater le système nerveux. Appelez cela la neuromodulation, l’électroceutique ou la Bioélectronique—les interventions impliquant des implants neuraux ont le potentiel de devenir des outils médicaux extrêmement puissants.,
considérez les fonctions du système nerveux: il contrôle la pensée, la vue, l’ouïe, la sensation, le mouvement et la miction, pour n’en nommer que quelques-unes. Il contrôle également de nombreux processus involontaires tels que la fonction des organes et les systèmes inflammatoires, respiratoires, cardiovasculaires et immunitaires du corps.
« Tout ce que fait le système nerveux pourrait être aidé ou guéri par une intervention électriquement active—si nous savions comment le faire”, explique Gene Civillico, neuroscientifique au NIH, qui dirige le programme de financement de la stimulation nerveuse périphérique SPARC de l’agence.
comment les implants neuraux sont-ils utilisés?,
L’une des utilisations cliniques les plus établies des implants neuraux est dans un traitement appelé stimulation cérébrale profonde, ou DBS. Dans cette thérapie, les électrodes sont placées chirurgicalement profondément dans le cerveau où elles stimulent électriquement des structures spécifiques dans le but de réduire les symptômes de divers troubles cérébraux.
La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé pour la première fois l’utilisation de DBS en 1997 pour les tremblements essentiels. Depuis lors, la FDA ou d’autres régulateurs mondiaux ont approuvé le DBS pour la maladie de Parkinson, la dystonie, les acouphènes, l’épilepsie, le trouble obsessionnel-compulsif et la douleur neuropathique. Le DBS est également étudié en tant que traitement du syndrome de Tourette et des troubles psychiatriques tels que la dépression. On estime que plus de 150 000 personnes dans le monde ont reçu un implant DBS.,
Les chercheurs ont également consacré beaucoup de temps à manipuler le nerf vague à l’aide d’implants neuraux. Le nerf vague relie la plupart de nos organes clés au tronc cérébral, et les chercheurs piratent cette autoroute de communication dans le but de traiter l’insuffisance cardiaque, les accidents vasculaires cérébraux, la polyarthrite rhumatoïde, la maladie de Crohn, l’épilepsie, le diabète de type 2, l’obésité, la dépression, la migraine et d’autres affections.
certaines des expériences les plus émouvantes impliquant des implants neuraux sont venues avec la stimulation de la moelle épinière, également connue sous le nom de stimulation épidurale. Le traitement a permis à une poignée de personnes atteintes de paralysie du bas du corps de se déplacer, de se tenir debout et même de marcher sur une courte distance pour la première fois depuis qu’elles ont subi des blessures à la moelle épinière.
peut-être aucune recherche sur la neuromodulation n’a plus captivé l’imagination du public que les prothèses contrôlées par l’esprit., Ces systèmes permettent aux amputés de contrôler les mains, les bras et les jambes robotisés—de manière rudimentaire-en utilisant leurs pensées. Cela peut être accompli avec un implant neural dans le cerveau ou dans l’extrémité au-dessus de l’amputation. Certains de ces membres robotiques peuvent également fournir une rétroaction sensorielle en stimulant les nerfs juste au-dessus de l’amputation, donnant à l’utilisateur une idée de ce qu’il ou elle touche.
Et puis il y a des choses qui se rencontrent comme la science-fiction. Les chercheurs ont réussi à améliorer la capacité de mémoire des personnes pour des tâches spécifiques en stimulant les structures cérébrales de manière précise. Les personnes tétraplégiques avec des implants cérébraux ont opéré des ordinateurs et tapé des phrases en utilisant uniquement leurs pensées., Il existe un algorithme qui peut déterminer l’Humeur d’une personne en fonction de l’activité cérébrale seule. Quelques entreprises ont réussi à mettre sur le marché des implants qui corrigent la communication neuronale entre l’œil et le cerveau. Elon Musk dit que son entreprise Neuralink prévoit de synchroniser nos cerveaux avec L’IA.
Quelle est la prochaine étape pour les implants neuraux?
le caractère invasif de tout implant limite son utilisation. Il est difficile de justifier une chirurgie du cerveau ou de la colonne vertébrale à moins qu’une personne ne soit dans un besoin médical grave. Ainsi, les ingénieurs inventent constamment de meilleurs dispositifs qui atteignent profondément dans le corps avec moins d’impact sur les tissus.,
« Les ingénieurs repoussent continuellement les limites de ce qui est techniquement possible”, explique David McMullen, chef de programme du programme de neuromodulation et de neurostimulation à L’Institut national de la santé mentale des États-Unis. « Il s’agit de réduire la charge chirurgicale, d’augmenter la nature chronique de l’implant et d’essayer constamment d’obtenir des électrodes de plus en plus petites qui couvrent une zone plus large du cerveau”, explique-t-il.,
Les ingénieurs ont concocté des implants cérébraux de la taille d’une poussière, des électrodes qui grimpent sur les nerfs comme une vigne, des électrodes fabriquées à partir de matériaux flexibles tels qu’un fil nanoélectronique, des électrodes de type stent, ou « stentrodes”, qui peuvent atteindre le cerveau via les vaisseaux sanguins et enregistrer l’activité électrique, un maillage électronique injectable fabriqué à partir de nanofils de silicium, des électrodes qui peuvent être injectées dans le corps sous forme de liquide puis durcir en une substance extensible semblable à une TIRE, et plus encore.,
la Neuromodulation peut même être réalisée de manière non invasive à l’aide d’électrodes ou de bobines magnétiques placées sur ou près de la peau. La stratégie s’est avérée efficace pour certaines conditions, bien que jusqu’à présent elle n’ait pas la spécificité ou l’efficacité des implants.
Mais ces dispositifs innovants seulement obtenir jusqu’à présent., « Il y a une idée fausse que les obstacles sont principalement techniques, comme la seule raison pour laquelle nous n’avons pas de dispositifs contrôlés par la pensée est que personne n’a encore fabriqué une électrode suffisamment flexible”, explique Civillico au NIH.
Les chercheurs ont encore besoin d’une compréhension de base de la physiologie des circuits neuronaux, dit Civillico. Ils ont besoin de cartes de la façon dont les neurones communiquent et des effets spécifiques de ces circuits sur le corps et le cerveau. Sans ces cartes, même les implants les plus innovants tirent efficacement des impulsions électriques dans l’obscurité.
