Une équipe de recherche financée par la DARPA a créé un dispositif d’enregistrement neuronal qui peut être implanté dans le cerveau à travers les vaisseaux sanguins, réduisant le besoin de chirurgie invasive et les risques associés à la rupture de la barrière hémato – encéphalique. La technologie a été développée sous la DARPA Reliable Neural-Interface Technology (RE-NET) program et offre un potentiel nouveau en toute sécurité à la généralisation des interfaces cerveau-machine (ICM) pour traiter les déficiences physiques et troubles neurologiques.

Voici le « stentrode », l’implant qui est glissé dans un vaisseau sanguin à l’aide d’un cathéter. Cette structure souple et expansible de trois millimètres de large est munie d’électrodes (les petits disques que l’on distingue aux intersections) qui enregistrent l’activité électrique du cortex moteur lorsqu’une personne pense pour effectuer un mouvement. © University of Melbourne

Dispositif implantable de stent pour permettre un enregistrement direct à partir des neurones

Dans un article paru dans Nature Biotechnology, les chercheurs de Vascular Bionics Laboratory à l’University of Melbourne dirigée par le neurologue Thomas Oxley, M.D., décrivent la validation des résultats d’une étude menée chez les moutons qui démontrent la haute-fidélité des mesures prises à partir du cortex moteur — la région du cerveau responsable du contrôle des mouvements volontaires — à l’aide d’un dispositif nouveau de la taille d’un petit trombone.

Ce nouveau dispositif, surnommé le « stentrode », est une adaptation de la technologie de stent — un outil thérapeutique familier pour la compensation et la réparation des vaisseaux sanguins, afin d’inclure un réseau d’électrodes. Les chercheurs ont également abordé le double défi de rendre le dispositif suffisamment souple pour traverser en toute sécurité à travers les courbes des vaisseaux sanguins, mais assez rigide pour que le réseau puisse émerger du tube de livraison à sa destination.

Considérant que les rangées d’électrodes traditionnelles sont implantées dans le cerveau grâce à une intervention chirurgicale qui nécessite l’ouverture du crâne, la stentrode est glissé dans un vaisseau sanguin à l’aide d’un cathéter. Les chercheurs utilisent ensuite l’imagerie en temps réel pour guider la stentrode à un emplacement précis dans le cerveau, où le stentrode se développe et se fixe aux parois du vaisseau sanguin pour lire l’activité des neurones à proximité. La technologie de stentrode s’appuie sur des techniques bien établies dans le domaine de la chirurgie endovasculaire, qui utilise des vaisseaux sanguins comme portails d’accès aux structures profondes tout en réduisant grandement le traumatisme associé à la chirurgie ouverte. Les techniques endovasculaires sont couramment utilisées pour la réparation chirurgicale des vaisseaux sanguins endommagés et pour l’installation de dispositifs tels que les électrodes de stimulation et de stents pour les stimulateurs cardiaques.

Pour cette étude, l’équipe de recherche a placé le stentrode dans une veine corticale superficielle recouvrant le cortex moteur, où il pourrait détecter des signaux électriques générés par des neurones moteurs supérieurs dans le cerveau qui signalent des informations sur le mouvement.

« DARPA a démontré précédemment le contrôle cérébral direct d’un membre artificiel par des patients paralysés équipés de baies d’électrodes implantées dans le cortex moteur au cours de la chirurgie du cerveau ouverte traditionnelle, » a déclaré Doug Weber, responsable de programme pour re-NET. « En réduisant le besoin de chirurgie invasive, le stentrode peut ouvrir la voie à des implémentations plus pratiques de ce genre qui changent la vie des interfaces cerveau-machine. »

Les résultats publiés montrent la mesure des signaux du cerveau avec le stentrode qui sont quantitativement semblables aux mesures de l’’électroencéphalographie intracrânienne dite aussi intra-cérébrale, implantées pendant la chirurgie ouverte-cerveau. En outre, l’étude a réalisé les enregistrements chroniques chez les moutons se déplaçant librement jusqu’à 190 jours, indiquant que l’implantation du dispositif pourrait être sans danger à utiliser à long terme.

L’équipe de recherche envisage le premier essai chez l’humain de la stentrode en 2017 à l’hôpital Royal de Melbourne, en Australie.

Le co-financement et l’appui au développement des stentrodes et des essais précliniques ont été fournis par l’U.S. Office of Naval Research Global .

source : DARPA News