Des chercheurs développent la première sonde cérébrale optoélectronique bicolore de haute précision

Des chercheurs développent la première sonde cérébrale optoélectronique bicolore de haute précision

Accueil » Parents » Étapes » Enfant » Des chercheurs développent la première sonde cérébrale optoélectronique bicolore de haute précision

Une équipe de chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst a développé la première sonde neuronale optoélectronique bicolore.

Contrairement aux sondes uniques précédentes, qui contrôlent souvent l’activité cérébrale dans une seule direction (excitation ou inhibition, mais pas les deux), cette nouvelle conception peut améliorer et faire taire les activités électriques des mêmes neurones dans des couches corticales spécifiques du cerveau. Il promet d’aider à l’étude des microcircuits neuronaux étroitement compactés dans le cortex et les régions profondes du cerveau et, à plus long terme, de contribuer à la cartographie fonctionnelle du cerveau.

Guangyu Xu, professeur agrégé adjoint de génie électrique et informatique, titulaire de la chaire Dev et Linda Gupta à l’UMass Amherst, et chercheur principal de l’étude, espère que l’appareil pourra finalement aider les chercheurs à identifier l’origine des maladies cérébrales.

Le dispositif est basé sur l’optogénétique, une méthode permettant de contrôler l’activité neuronale à l’aide de la lumière, explique Xu. “Nous sommes capables d’envoyer l’une des deux couleurs de lumière (rouge ou bleu) au cerveau pour permettre aux neurones de chaque couche corticale de devenir plus actifs ou plus silencieux, comme le montrent les signaux d’enregistrement neuronaux électriques”, explique-t-il. “Cette capacité, à savoir l’électrophysiologie optogénétique bidirectionnelle, se prêtera à l’interrogation à haute résolution des circuits cérébraux et fera la lumière sur les modèles de maladies animales.”

Il affirme que le contrôle bidirectionnel est crucial pour faire progresser la compréhension de maladies telles que l’épilepsie et la maladie de Parkinson. “Par exemple, dans le cas de l’épilepsie, vous devrez peut-être faire taire certaines régions du cerveau, sans les activer”, dit-il. “Cette exigence est l’une de nos motivations dans la construction de tels dispositifs bicolores. La deuxième couleur de la sonde ajoute de la flexibilité au contrôle optique du cerveau.”

La construction de tels dispositifs n’est pas triviale, car elle nécessite que différents matériaux optoélectroniques soient emballés dans un faible encombrement (moins d’un millimètre) avec une faible diaphonie les uns avec les autres. “Nous avons développé une approche d’intégration à haut rendement dans ce travail”, explique Xu.

Publié dans Rapports cellulaires Sciences physiques, ces travaux marquent le premier test préliminaire de cette technologie, démontrant la capacité du dispositif à fournir une haute résolution spatiale et un contrôle bidirectionnel du cerveau chez la souris. “Ce que nous avons fait sur les souris, c’est d’allumer ces LED bleues ou rouges pour éteindre ou activer les mêmes circuits cérébraux locaux”, dit-il. “Et cette résolution spatiale se résume à des couches corticales spécifiques, comme le suggèrent les traces d’enregistrement.”

Il prévoit que les recherches futures s’étendront aux tests du dispositif sur d’autres parties du corps, éventuellement en dehors du cerveau.

★★★★★

A lire également