Une nouvelle interface cerveau-machine (IMC) révolutionnaire utilise la lumière pour communiquer directement avec le cerveau, contournant les voies sensorielles traditionnelles. Des expériences récentes avec des souris démontrent un dispositif sans fil peu invasif capable de fournir des informations artificielles à des neurones génétiquement modifiés, « parlant » efficacement au cerveau à travers des modèles de lumière. Cette technologie pourrait révolutionner la recherche en neurosciences et être prometteuse pour de futures avancées prothétiques.
Comment fonctionne l’appareil
L’appareil, plus petit qu’un doigt humain, épouse la courbure du crâne et contient 64 minuscules LED, un circuit électronique et une antenne réceptrice. Il fonctionne en utilisant la communication en champ proche (NFC) – la même technologie derrière les paiements par carte sans contact – pour contrôler sans fil les LED. Contrairement aux IMC traditionnels nécessitant des implants cérébraux directs ou du matériel externe volumineux, cet appareil se trouve sous le cuir chevelu, projetant la lumière directement sur le tissu cérébral.
La clé réside dans la modification génétique. Les cellules du cerveau ne réagissent pas naturellement à la lumière. Les chercheurs ont donc eu recours à l’édition génétique pour introduire des canaux ioniques sensibles à la lumière dans les neurones. Lorsqu’ils sont activés par les LED, ces canaux déclenchent des signaux neuronaux, permettant un contrôle précis de l’activité cérébrale. Cette technique, connue sous le nom d’optogénétique, permet aux chercheurs de contourner entièrement le système sensoriel.
Des expériences sur la souris démontrent la fonctionnalité
Lors d’expériences, des souris ont été entraînées à associer des modèles de lumière spécifiques à des récompenses. En contrôlant sans fil les LED, les chercheurs ont pu demander à l’appareil de produire différents éclats de lumière, que les souris ont appris à reconnaître et à réagir. Par exemple, certains schémas les guidaient vers de l’eau sucrée cachée dans un labyrinthe de laboratoire.
“C’est comme si nous pouvions projeter une série d’images – presque comme si nous jouions un film – directement dans le cerveau en contrôlant [la] séquence de modèles”, a déclaré John Rogers, l’auteur principal de l’étude à l’Université Northwestern.
L’appareil ne se limite pas à stimuler les zones de perception visuelle ; il peut activer les neurones dans tout le cortex, permettant ainsi des modèles complexes d’activité neuronale.
Implications pour la recherche future et les prothèses
L’équipe voit un potentiel important dans les prothèses. Cette technologie pourrait ajouter des sensations réalistes – comme le toucher ou la pression – aux membres prothétiques, ou même restaurer l’apport auditif ou visuel aux patients souffrant de déficiences sensorielles.
Bin He, chercheur en neuro-ingénierie à l’Université Carnegie Mellon non impliqué dans l’étude, a qualifié la technique de « nouvelle » et a suggéré qu’elle pourrait avoir « diverses applications dans la recherche en neurosciences utilisant des modèles animaux… et au-delà ».
Cependant, des obstacles réglementaires demeurent. Le plus grand défi consiste à obtenir l’approbation du composant de modification génétique, car les techniques optogénétiques commencent tout juste à être explorées chez l’homme. Bien que l’on s’attende à ce que le dispositif fonctionne de manière similaire chez l’homme, des tests supplémentaires sont nécessaires.
Cette technologie représente un outil puissant pour la recherche fondamentale en neurosciences. Il permet aux scientifiques de contourner les canaux sensoriels naturels et de s’interfacer directement avec le cerveau, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour comprendre les processus neuronaux. Bien que les essais sur l’homme soient encore loin, cette avancée marque une étape importante vers une nouvelle génération d’interfaces cerveau-machine.
