Les scientifiques ont mis au point un nouveau capteur cérébral qui enregistre l’activité électrique avec un niveau de détail sans précédent
Des scientifiques ont mis au point un nouveau capteur cérébral avancé qui promet d’amener la sécurité et l’efficacité des traitements contre le cancer et l’épilepsie sur un nouveau terrain. Ce dispositif révolutionnaire est capable d’enregistrer les signaux électriques à la surface du cerveau avec une résolution record, ce qui peut aider les neurochirurgiens à mieux distinguer les tissus sains des tissus malades et à approfondir notre compréhension du fonctionnement du cerveau humain.
Ce nouveau dispositif est l’œuvre d’ingénieurs de l’université de Californie (UC) de San Diego et est connu sous le nom de capteur d’électrocorticographie (ECoG). Ces capteurs sont généralement placés sur le cortex cérébral exposé au cours d’une intervention chirurgicale pour enregistrer les signaux électriques qui en émanent et révéler les régions du tissu cérébral qui sont actives. Les neurochirurgiens peuvent ainsi retirer en toute sécurité les tumeurs cérébrales ou les sections de tissu d’où proviennent les crises d’épilepsie, sans toucher aux tissus sains.
Le fait de pouvoir le faire avec une plus grande précision améliorerait donc la préservation des tissus cérébraux sains et fonctionnels, et c’est l’objectif poursuivi par les chercheurs de l’UC San Diego. Les appareils d’ECoG utilisés aujourd’hui comportent généralement entre 16 et 64 capteurs, bien que certains appareils de recherche puissent en comporter jusqu’à 256. L’équipe de l’UC San Diego a pu produire des grilles d’ECoG comportant soit 1 024, soit 2 048 capteurs, grâce à des avancées techniques majeures.
Des ingénieurs de l’université de Californie à San Diego travaillent sur leur nouveau capteur cérébral.
Les grilles d’ECoG approuvées cliniquement comportent des capteurs espacés d’un centimètre (0,4 in), afin d’éviter toute interférence problématique entre eux. L’équipe a pu produire des grilles d’une densité bien supérieure en utilisant des tiges de platine à l’échelle nanométrique, qui offrent une plus grande surface de détection que les capteurs plats en platine utilisés aujourd’hui, et permettent de placer 100 capteurs par unité de surface au lieu d’un, soit une résolution spatiale 100 fois supérieure.
Ces tiges sont placées à un millimètre d’intervalle sur un matériau flexible et biocompatible appelé parylène. Les grilles de détection ainsi obtenues sont environ 100 fois plus fines que celles utilisées aujourd’hui, avec une épaisseur d’environ 10 micromètres, soit environ un dixième de la taille d’un cheveu humain. Cette finesse et cette flexibilité permettent à la grille du capteur de mieux adhérer au cerveau lors de mouvements subtils, comme ceux provoqués par les battements du cœur, par exemple, ce qui permet une connexion plus étroite et des lectures plus claires.
Les scientifiques ont démontré les capacités de leurs nouvelles grilles de capteurs par une série d’expériences, notamment en utilisant la version à 1024 capteurs pour enregistrer directement les signaux du tissu cérébral de 19 patients subissant une intervention chirurgicale. Ils ont également utilisé les capteurs pour cartographier les régions clés du cerveau de quatre sujets différents au cours de tâches motrices, ainsi que pour cartographier la colonne corticale du cerveau d’un rat pour la première fois, ce qui n’avait été réalisé auparavant qu’avec une aiguille et une stimulation électrique.
La nouvelle grille de capteurs est également flexible, ce qui lui permet de se déplacer avec le cerveau et de recueillir des données plus claires.
Dans le but d’offrir de nouvelles options aux personnes souffrant d’épilepsie et de tumeurs cérébrales résistantes aux traitements, les chercheurs travaillent maintenant à l’approbation clinique de cette technologie. Parmi leurs ambitions figure le développement d’une version sans fil, qui pourrait être utilisée jusqu’à 30 jours d’affilée. En outre, les scientifiques espèrent que cette technologie permettra de mieux comprendre le fonctionnement du cerveau en interprétant ses signaux électriques lors de l’exécution de certaines tâches.
La surveillance et l’interprétation de ces ondes cérébrales est un domaine d’étude très actif qui pourrait avoir de vastes ramifications, qu’il s’agisse de permettre le contrôle mental de prothèses, de traiter les pertes de mémoire ou d’interagir avec le monde numérique sans avoir besoin de smartphones. L’équipe a exploré ces possibilités en utilisant les capteurs pour surveiller l’activité cérébrale associée à la sensation des doigts et à la préhension de la main.
