Des chercheurs ont inventé un implant cérébral souple contrôlé par smartphone qui peut être rechargé sans fil depuis l’extérieur du corps –

Cette étude, dirigée par le professeur Jae-Woong Jeong, est un pas en avant par rapport au dispositif neuronal d’implant sans fil monté sur la tête qu’il a développé en 2019. Cette version précédente pourrait indéfiniment administrer plusieurs médicaments et un traitement de stimulation lumineuse sans fil à l’aide d’un smartphone.

Pour la nouvelle version améliorée, l’équipe de recherche a proposé un système optoélectronique souple entièrement implantable qui peut être contrôlé à distance et sélectivement par un smartphone. Cette recherche a été publiée le 22 janvier 2021 dans Communications de la nature.

La nouvelle technologie de charge sans fil répond aux limites des implants cérébraux actuels. Les technologies de dispositifs implantables sans fil sont récemment devenues populaires comme alternatives aux implants attachés conventionnels, car elles aident à minimiser le stress et l’inflammation chez les animaux en mouvement libre pendant les études du cerveau, ce qui à son tour améliore la durée de vie des dispositifs. Cependant, ces dispositifs nécessitent soit des chirurgies intermittentes pour remplacer les batteries déchargées, soit des configurations d’alimentation sans fil spéciales et volumineuses, qui limitent les options expérimentales ainsi que l’évolutivité des expériences sur les animaux.

«Ce dispositif puissant élimine le besoin de chirurgies douloureuses supplémentaires pour remplacer une batterie épuisée dans l’implant, permettant une neuromodulation chronique sans couture», a déclaré le professeur Jeong. «Nous pensons que la même technologie de base peut être appliquée à divers types d’implants, y compris les stimulateurs cérébraux profonds et les stimulateurs cardiaques et gastriques, afin de réduire le fardeau des patients pour une utilisation à long terme dans le corps.

Pour permettre le chargement et les commandes de la batterie sans fil, les chercheurs ont développé un petit circuit qui intègre un récupérateur d’énergie sans fil avec une antenne bobine et une puce Bluetooth basse consommation. Un champ magnétique alternatif peut pénétrer sans danger à travers les tissus et générer de l’électricité à l’intérieur de l’appareil pour charger la batterie. Ensuite, l’implant Bluetooth alimenté par batterie fournit des modèles programmables de lumière aux cellules cérébrales à l’aide d’une application pour smartphone «facile à utiliser» pour un contrôle cérébral en temps réel.

«Cet appareil peut être utilisé n’importe où et n’importe quand pour manipuler les circuits neuronaux, ce qui en fait un outil très polyvalent pour étudier les fonctions cérébrales», a déclaré l’auteur principal Choong Yeon Kim, chercheur au KAIST.

Les neuroscientifiques ont testé avec succès ces implants chez des rats et ont démontré leur capacité à supprimer le comportement induit par la cocaïne après l’injection de cocaïne aux rats. Ceci a été réalisé par une stimulation lumineuse précise des neurones cibles pertinents dans leur cerveau à l’aide des LED contrôlées par smartphone. De plus, la batterie des implants pouvait être rechargée à plusieurs reprises pendant que les rats se comportaient librement, minimisant ainsi toute interruption physique des expériences.

«La recharge de la batterie sans fil rend les procédures expérimentales beaucoup moins compliquées», a déclaré le co-auteur principal Min Jeong Ku, chercheur au Collège de médecine de l’Université Yonsei.

«Le fait que nous puissions contrôler un comportement spécifique des animaux, en délivrant une stimulation lumineuse dans le cerveau simplement avec une simple manipulation de l’application pour smartphone, en regardant des animaux se déplaçant librement à proximité, est très intéressant et stimule beaucoup d’imagination», a déclaré Jeong-Hoon Kim, professeur de physiologie au Collège de médecine de l’Université Yonsei. “Cette technologie facilitera diverses avenues de recherche sur le cerveau.”

Les chercheurs pensent que cette technologie d’implant cérébral pourrait ouvrir de nouvelles opportunités de recherche sur le cerveau et d’intervention thérapeutique pour traiter les maladies du cerveau et d’autres organes.

Ce travail a été soutenu par des subventions de la National Research Foundation of Korea et du KAIST Global Singularity Research Program.