Un nouvel implant sans fil simule avec succès les nerfs


Un nouvel implant sans fil simule avec succès les nerfs

Le premier dispositif sans fil et entièrement implantable pour la simulation du nerf opto-génétique a été créé, révolutionnant la façon dont la lumière peut contrôler l'activité du cerveau.

La jambe de la souris est stimulée par le dispositif implantable, alimenté par le corps du rongeur.

Crédit d'image: Austin Yee

Détaillé dans le journal Méthodes de la nature , Le dispositif est la création de scientifiques du programme Stanford Bio-X, affilié à l'Université de Stanford, en Californie.

L'optogenèse est une découverte relativement nouvelle impliquant l'utilisation de protéines sensibles à la lumière dans le cerveau. En utilisant la lumière pour manipuler l'activité neurale, les scientifiques peuvent activer et désactiver des neurones spécifiques avec une précision sans précédent.

Cependant, il ne s'est pas avéré être l'outil le plus pratique parfois.

Un câble à fibre optique doit traditionnellement être attaché à la tête pour s'assurer que la lumière est livrée avec succès aux ensembles de cellules du cerveau génétiquement modifiées. Cela peut être dissuasif chez les souris, car ils ne pouvaient pas naviguer dans de petits espaces ou des labyrinthes sans interférence du câble attaché.

En outre, les scientifiques sont chargés de manipuler physiquement la souris avant l'expérience, ce qui risque de stresser la souris et de dissuader l'animal de son comportement naturel.

Un autre défi auquel sont confrontés les scientifiques utilisant l'optogenèse est la façon d'alimenter l'appareil et de suivre les mouvements. Encore une fois, cela a été traditionnellement résolu avec l'utilisation d'un dispositif volumineux attaché à la tête - complet avec des bobines et des capteurs - pour localiser la souris et fournir de l'énergie.

Ce sont ces problèmes qui ont empêché l'opto-génétique d'être utilisé avec succès pour enquêter sur des problèmes mentaux tels que le stress, la dépression et l'anxiété.

Un dispositif de taille d'un grain de poivre

Ada Poon, professeur adjoint de génie électrique à l'Université de Stanford, a développé avec succès le dispositif miniature qui est de la taille d'un grain de poivre.

Pour alimenter l'appareil, elle a eu l'idée d'utiliser le corps de la souris pour transférer l'énergie radiofréquence qui était juste la longueur d'onde correcte pour résonner dans une souris.

Bien que son travail initial sur l'appareil ait été publié, elle ne savait toujours pas comment construire une chambre pour amplifier et stocker l'énergie radiofréquence.

En collaboration avec Yuji Tanabe, associé de recherche dans le laboratoire de Poon, la paire a créé une chambre finale. Dans sa première forme, la chambre ouverte émettrait de l'énergie dans toutes les directions. Une grille en nid d'abeille a été posée sur le dessus de la chambre pour contrer cette situation, permettant à l'énergie de rester contenue à l'intérieur de la chambre.

La grille permet une certaine flexibilité. Lorsque la patte de la souris entre en contact avec la grille, elle ne reçoit pas l'étendue complète de l'énergie stockée ci-dessous. Au lieu de cela, la souris devient un conduit pour l'énergie en raison de la longueur d'onde exacte qui résonne dans leur corps. La puissance passe ensuite par une minuscule bobine de 2 mm dans l'appareil.

La vidéo ci-dessous montre comment fonctionne le périphérique:

Cette nouvelle technique permet aux chercheurs d'alimenter l'appareil avec succès et de suivre les mouvements de la souris sans aucune restriction ou interférence à son comportement naturel.

L'appareil est également la première tentative d'optogenèse sans fil qui peut être implanté sous la peau, ouvrant la voie à de nouvelles recherches sur des muscles et des organes spécifiques, ce qui s'est peut-être révélé inaccessible auparavant.

Poon décrit la découverte comme une "nouvelle façon" de fournir une puissance sans fil pour l'opto-génétique et indique que la conception de la source d'alimentation est publiquement disponible pour d'autres chercheurs.

L'équipe de recherche espère que la découverte ouvrira la porte à de nouvelles recherches innovantes sur les troubles de la santé mentale, les troubles du mouvement et les maladies des organes internes. Une subvention a déjà été attribuée aux chercheurs pour enquêter sur la douleur chronique et explorer d'éventuels nouveaux traitements.

Plus tôt cette année, Medical-Diag.com A rapporté comment une méthode optogénétique a été utilisée pour créer un lien artificiel entre des souvenirs indépendants chez la souris.

Il est important de souligner que l'opto-génétique n'est efficace que sur les nerfs précédemment préparés à contenir des protéines sensibles à la lumière. Dans le laboratoire, cela se fait en élevant certaines souris pour contenir ces protéines ou en les injectant physiquement dans un groupe sélectif de nerfs.

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