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Un nouvel implant sans fil simule avec succès les nerfs
Le premier dispositif sans fil et entièrement implantable permettant la simulation nerveuse de l'optogénétique 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, qui est alimenté par le propre corps du rongeur.
Crédit d'image: Austin Yee
Détaillé dans le journal Méthodes Nature, le dispositif est la création de scientifiques du programme Stanford Bio-X, qui est affilié à l'Université de Stanford, en Californie.
L'optogénétique 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 neuronale, 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 par moments.
Un câble à fibres optiques doit traditionnellement être attaché à la tête pour garantir que la lumière est transmise avec succès aux ensembles de cellules cérébrales génétiquement modifiées. Cela peut avoir un effet dissuasif sur les souris, car elles 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’optogénétique est la manière d’alimenter le dispositif et de suivre les mouvements. Encore une fois, ceci a été traditionnellement résolu avec l'utilisation d'un appareil encombrant 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’optogénétique d’être utilisé avec succès pour étudier des problèmes mentaux tels que le stress, la dépression et l’anxiété.
Un appareil de la taille d'un grain de poivre
Ada Poon, professeur adjoint d’ingénierie électrique à l’Université de Stanford, a mis au point avec succès un appareil miniature 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 de 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 de radiofréquence.
Faisant équipe avec Yuji Tanabe, un associé de recherche du laboratoire de Poon, les deux ont créé une dernière chambre. Dans sa première forme, la chambre ouverte irradierait de l'énergie dans toutes les directions. Une grille en nid d'abeille a été posée au-dessus de la chambre pour contrer cela, 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 toute 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. Le courant continue à être capturé 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 avec son comportement naturel.
Le dispositif est également la première tentative d’optogénétique sans fil pouvant être implantée sous la peau, ouvrant ainsi la voie à des recherches plus approfondies sur des muscles et des organes spécifiques, qui se seraient avérés inaccessibles auparavant.
Poon décrit la découverte comme une "nouvelle manière" de fournir une alimentation sans fil pour l'optogénétique et indique que la conception de la source d'alimentation est accessible au public pour que d'autres chercheurs puissent l'utiliser.
L'équipe de recherche espère que cette découverte ouvrira la voie à de nouvelles recherches novatrices sur les troubles de santé mentale, les troubles du mouvement et les maladies des organes internes. Une subvention a déjà été accordée aux chercheurs pour étudier la douleur chronique et explorer de nouveaux traitements possibles.
Plus tôt cette année, Nouvelles médicales aujourd'hui ont rapporté comment une méthode optogénétique a été utilisée pour créer un lien artificiel entre des mémoires non apparentées chez la souris.
Il est important de souligner que l'optogénétique n'est efficace que sur les nerfs préalablement préparés à contenir des protéines photosensibles. En laboratoire, cela se fait en élevant certaines souris pour qu'elles contiennent ces protéines ou en les injectant physiquement dans un groupe de nerfs choisis.
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