2019 sera l’année où nous allons stimuler le cerveau

Vous ne pouvez pas dormir ? La neurostimulation sera la réponse à vos problèmes

La dépression, l’anxiété et les troubles du sommeil peuvent tous être traités en stimulant les neurones du cerveau.

Ces dernières années, nous avons assisté au lancement de produits de sociétés telles que Thync, Foc.us et Neurovalens, qui utilisent la neurotechnologie pour soulager le stress et l’anxiété, pour aider à la perte de poids, pour améliorer le sommeil et stimuler l’apprentissage. En 2019, la neurostimulation sera généralisée.

La neurostimulation consiste à utiliser des courants faibles pour stimuler les neurones dans le cerveau, soit directement, soit via des nerfs situés à l’extérieur du cerveau. La start-up Thync de Khosla Ventures a créé un modèle portable (un petit dispositif en plastique placé près de la tempe droite) qui cible les voies neuronales spécifiques impliquées dans un certain nombre de processus pathologiques importants, y compris les maladies inflammatoires. La société a obtenu des résultats pilotes probants dans le cadre d’un essai sur le psoriasis et poursuit des études cliniques qui, si elles aboutissent, permettront de traiter des dizaines de millions de patients souffrant de troubles inflammatoires et d’affections cutanées.

DARPA veut accélérer l’acquisition de compétences au-delà des niveaux normaux

La technologie Foc.us, basée au Royaume-Uni, visait initialement à améliorer les performances des joueurs, mais a depuis lors prétendu qu’il améliorait l’apprentissage. Il utilise la stimulation transcrânienne à courant continu (tDCS) pour «pousser» un courant, de haut en bas, à travers le crâne. Son approche s’appuie sur des études menées en 2010 par Darpa, l’agence de recherche de l’armée américaine, qui a testé le tDCS sur des soldats au Nouveau-Mexique.

Comment télécharger des connaissances à votre cerveau

La recherche a consisté à appliquer des électrodes sur le cuir chevelu des volontaires, puis à les stimuler pendant qu’ils jouaient à un jeu vidéo de simulation de bataille conçu pour apprendre aux soldats à réagir correctement dans des conditions stressantes. Un groupe a été exposé à un courant de deux milliampères pendant qu’il joue, l’autre à 0,1. Les volontaires recevant la plus grande quantité ont montré une amélioration deux fois plus importante que ceux qui ne l’ont pas fait.

Neurovalens a créé Modius, un casque et une application pour la perte de poids qui stimulent le nerf vestibulaire, situé directement derrière l’oreille. L’appareil s’inspire des recherches effectuées par la Nasa dans les années 1970, mais n’a été pleinement comprise qu’en 2002, lorsque des chercheurs de l’Université de Californie UC Davis et l’Université du Missouri ont montré que la stimulation du système neurovestibulaire avait un impact définissable sur l’appétit et la régulation de la masse corporelle. Neurovalens teste cet appareil depuis l’automne 2017 et, à ce jour, 3 000 utilisateurs ont perdu en moyenne environ 4 kg sur une période d’environ deux mois.

Les premiers projets pilotes d’un certain nombre de marques ont également éliminé les problèmes de sécurité. En 2019, de plus en plus de sociétés émergentes utiliseront la technologie de neurostimulation pour s’attaquer aux problèmes auxquels l’industrie pharmaceutique a eu du mal à trouver des solutions. Ceux-ci comprennent le sommeil, l’anxiété et la dépression, qui ont tous des racines neurologiques évidentes et peuvent donc être affectés par l’utilisation de la bonne stimulation au bon moment pendant le temps voulu.

Ajoutez à cela le fait que les prix des appareils chutent rapidement, 2019 sera l’année où nous stimulerons le cerveau pour obtenir des résultats qui nous ont jusqu’ici échappés.

Stimuler la plasticité synaptique pour accélérer l’apprentissage

Un dispositif cérébral augmente la vitesse d’apprentissage de 40%

Wired

Un réseau de neurones connecté à un cerveau humain

À l’avenir, certains chercheurs espèrent que les personnes qui perdent l’utilisation de leurs membres pourront contrôler des prothèses robotiques à l’aide d’interfaces cerveau-ordinateur.

Le problème est que les signaux cérébraux sont difficiles à décoder, ce qui signifie que les interfaces cerveau-ordinateur existantes qui contrôlent les membres robotiques sont souvent lentes ou maladroites. Mais cela pourrait changer.

Une équipe de médecins et de neuroscientifiques a publié un article dans la revue Nature Medicine sur une interface cerveau-ordinateur utilisant un réseau de neurones pour décoder les signaux cérébraux en mouvements précis à l’aide d’un bras robotique réaliste et contrôlé par l’esprit.

Interfaces cerveau-ordinateur : des fonds militaires pour contrôler les sentiments

Décodeur de cerveau

Les chercheurs ont pris les données d’un homme tétraplégique âgé de 27 ans à qui on avait implanté un réseau de microélectrodes dans son cerveau et ils les ont introduites dans une série de réseaux de neurones, qui sont des systèmes d’intelligence artificielle calqués sur les circuits de notre cerveau et qui excellent pour trouver des modèles dans de grands ensembles d’informations.

Après près de deux ans et demi d’entraînement, les réseaux de neurones ont permis d’identifier les signaux cérébraux liés à des commandes musculaires spécifiques et de savoir comment les transmettre au membre robotique.

Non seulement le réseau neuronal a-t-il permis au patient de déplacer le bras robotique avec une meilleure précision et moins de retard que les systèmes existants, mais il a même été meilleur lorsque les chercheurs l’ont laissé s’entraîner lui-même. En d’autres termes, le réseau neuronal a pu apprendre par lui-même quels signaux du cerveau correspondaient aux mouvements des bras de manière plus efficace sans aucune indication des chercheurs.

Grâce au réseau neuronal, le volontaire participant à l’expérience a pu saisir et manipuler trois petits objets avec la main robotique – une capacité facile à prendre pour acquise mais qui échappe souvent à ceux qui dépendent de prothèses pour naviguer dans la vie quotidienne.

MedicalXpress

L’intelligence artificielle pourrait détourner les interfaces cerveau-machine

Google créent une IA qui cartographie les neurones du cerveau

La cartographie de la structure des réseaux biologiques dans le système nerveux – un domaine d’étude connu sous le nom de connectomique (établissement et étude du connectome c’est-à-dire de l’ensemble des connexions neuronales du cerveau) – est intensive en calcul. Le cerveau humain contient environ 86 milliards de neurones en réseau à travers 100 milliards de synapses, et l’imagerie d’un seul millimètre cube de tissu peut générer plus de 1000 téraoctets de données. Heureusement, l’intelligence artificielle peut aider.

Dans un article publié dans la revue Nature Methods, des scientifiques de Google et de l’Institut de neurobiologie Max Planck ont démontré un réseau de neurones récurrent – un type d’algorithme d’apprentissage automatique (machine learning) souvent utilisé pour l’écriture manuscrite et la reconnaissance vocale – conçu sur mesure pour l’analyse connectomique.

Les chercheurs de Google ne sont pas les premiers à appliquer l’apprentissage automatique à la connectivité. En mars, Intel s’est associé au Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle du Massachusetts Institute of Technology pour développer un pipeline de traitement d’images cérébrales “next-gen”. Mais ils prétendent que leur modèle améliore la précision d’un “ordre de grandeur” par rapport aux techniques d’apprentissage en profondeur (deep learning) précédentes.

Google’s algorithm tracing a neurite in 3D in a songbird brain. Credit: Google

Les chercheurs ont utilisé un algorithme de détection de bord qui a identifié les limites des neurites (une excroissance du corps du neurone), ainsi qu’un réseau neuronal convolutif récurrent – une sous-catégorie de réseau neuronal récurrent – qui regroupait et surlignait les pixels dans les scans représentant les neurones.

Pour garder une trace de précision, l’équipe a développé une “expected run length“- longueur d’exécution attendue (ERL), une mesure qui, à partir d’un point aléatoire avec un neurone aléatoire dans une image 3D d’un cerveau, a mesuré jusqu’où l’algorithme pouvait tracer un neurone avant de faire une erreur. Dans un balayage du cerveau d’un diamant zébré de 1 million de microns cubes, le modèle s’est comporté “beaucoup mieux” que les algorithmes précédents, a rapporté l’équipe.

“En combinant ces résultats automatisés avec une petite quantité d’effort humain supplémentaire nécessaire pour réparer les erreurs restantes, les chercheurs de l’Institut Max Planck sont maintenant en mesure d’étudier le connectome des oiseaux chanteurs pour en savoir plus sur la façon dont les oiseaux de pinsons chantent leur chanson et testent les théories relatives à la façon dont ils apprennent leur chanson”, Viren Jain et Michal Januszewski, chercheurs de Google et auteurs principaux.

L‘équipe a également publié le code du modèle TensorFlow sur Github, ainsi que le logiciel WebGL 3D utilisé pour visualiser le jeu de données et améliorer les résultats de la reconstruction. Ils prévoient d’affiner le système à l’avenir, dans le but d’automatiser entièrement le processus de résolution des synapses et de contribuer aux projets de l’Institut Max Planck.

Google AI Blog, VentureBeat

Un dispositif cérébral augmente la vitesse d’apprentissage de 40%

Une équipe internationale de scientifiques a créé un dispositif non invasif qui stimule le cerveau pour améliorer la fonction cognitive. Lors de tests sur des macaques, il aurait augmenté la vitesse d’apprentissage des singes de 40 pour cent.

Une nouvelle recherche financée par l’Agence pour les projets de recherche avancée de défense DARPA du Département de la Défense des États-Unis a démontré avec succès comment une méthode non invasive de stimulation du cerveau peut stimuler la performance cognitive. Dans le cadre du programme Restoring Active Memory (RAM) de la DARPA, des scientifiques de HRL Laboratories en Californie, de l’Université McGill à Montréal (Canada) et de Soterix Medical à New York ont testé leur appareil cérébral sur des macaques et ont observé une augmentation substantielle de la capacité des singes à exécuter rapidement certaines tâches.

DARPA veut accélérer l’acquisition de compétences au-delà des niveaux normaux

Dans l’étude publiée dans la revue Current Biology, l’équipe de HRL décrit comment elle a utilisé la stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) pour stimuler le cortex préfrontal des macaques. Ils ont ensuite incité les animaux à effectuer une tâche basée sur l’apprentissage associatif – apprentissage des associations entre des repères visuels et un emplacement – afin d’obtenir une récompense.

Les macaques qui portaient le dispositif cérébral tDCS surpassaient de beaucoup le groupe témoin. Le premier groupe n’avait besoin que de 12 essais pour apprendre comment obtenir immédiatement la récompense, tandis que le second avait besoin de 21 essais, le dispositif tDCS expliquant l’augmentation de 40 pour cent de la vitesse d’apprentissage, selon les chercheurs.

« Dans cette expérience, nous avons ciblé le cortex préfrontal avec des montages de stimulation non invasive individualisés », a déclaré Praveen Pilly, chercheur principal au HRL. « C’est la région qui contrôle de nombreuses fonctions exécutives, y compris la prise de décisions, le contrôle cognitif et la récupération de la mémoire contextuelle. Elle est reliée à presque toutes les autres zones corticales du cerveau, et la stimuler a des effets étendus. »

D’après les résultats de leur étude, les chercheurs affirment que l’augmentation de la vitesse d’apprentissage a été causée par la connectivité modulée entre les régions du cerveau et non par la vitesse à laquelle les neurones s’activaient.

En plus de ce dispositif de la DARPA, des chercheurs de l’Université de Boston ont mis au point leur propre méthode non invasive pour améliorer l’apprentissage en utilisant la stimulation transcrânienne à courant alternatif haute définition (HD-tACS). Cependant, les chercheurs de la DARPA affirment que leur appareil est bon marché, ce qui peut le rendre plus attrayant que d’autres technologies similaires.

Le simple fait de rendre les gens plus intelligents n’est pas le seul objectif de ce type de recherche. Une application potentiellement plus immédiate du dispositif cérébral de DARPA est le traitement des personnes souffrant de dégénérescence neurale qui entraîne une perte de la fonction de la mémoire.

Comment télécharger des connaissances à votre cerveau

Comme l’équipe l’a noté dans son étude, « ces résultats concordent avec l’idée que le tDCS conduit à des changements généralisés dans l’activité cérébrale et suggèrent que cela pourrait être une méthode valable pour modifier la connectivité fonctionnelle chez l’homme à moindre coût et de manière non invasive ».

traduction Thomas Jousse

Newsweek, HRL Laboratories

DARPA veut accélérer l’acquisition de compétences au-delà des niveaux normaux

En mars 2016, DARPA annonçait le programme TNT – Targeted Neuroplasticity Training (entraînement ou formation en neuroplasticité ciblée), un projet pour mobiliser le système nerveux périphérique (SNP) du corps pour réaliser quelque chose qui a longtemps été considéré comme le seul domaine du cerveau: faciliter l’apprentissage. Les travaux sur le TNT ont commencé. L’essentiel du programme est d’identifier des méthodes de neurostimulation optimales et sûres pour activer la «plasticité synaptique» – un processus naturel dans le cerveau, essentiel à l’apprentissage, qui implique le renforcement ou l’affaiblissement des jonctions entre deux neurones – puis construire ces méthodes dans des schémas de formation améliorés qui accélèrent l’acquisition de compétences cognitives.

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TNT a été inspiré par des recherches récentes montrant que la stimulation de certains nerfs périphériques peut activer les régions du cerveau impliquées dans l’apprentissage. De tels signaux peuvent potentiellement déclencher une plasticité synaptique en libérant des neurochimiques qui réorganisent les connexions neuronales en réponse à des expériences spécifiques. Les chercheurs de TNT s’efforceront d’identifier les mécanismes physiologiques qui pourraient permettre d’améliorer ce processus naturel grâce à la stimulation électrique des nerfs périphériques, ce qui rend le cerveau plus adapté pendant les points clés du processus d’apprentissage.

« DARPA s’approche de l’étude de la plasticité synaptique à partir d’angles multiples pour déterminer s’il existe des moyens sûrs et responsables d’améliorer l’apprentissage et d’accélérer la formation pour les compétences pertinentes aux missions de sécurité nationale », a déclaré Doug Weber, responsable du programme TNT.

La DARPA finance huit projets dans sept établissements dans un programme de recherche coordonné qui se concentre initialement sur la science fondamentale de la plasticité cérébrale et vise à conclure avec des essais humains sur des volontaires sains. Pour faciliter la transition vers des applications du monde réel, certaines équipes travailleront avec des analystes du renseignement et des spécialistes des langues étrangères pour comprendre comment ils s’exercent actuellement afin que la plate-forme TNT puisse être affinée autour de leurs besoins. Le programme permettra également de comparer l’efficacité de la stimulation invasive (par l’intermédiaire d’un dispositif implanté) contre la stimulation non invasive, d’étudier comment éviter les risques potentiels et les effets secondaires de la stimulation et organiser un atelier sur l’éthique de l’utilisation de la neurostimulation pour améliorer l’apprentissage.

La première moitié du programme TNT se concentre sur le déchiffrage des mécanismes neuronaux sous-jacents à l’influence de la stimulation nerveuse sur la plasticité cérébrale; découvrir des indicateurs physiologiques qui peuvent vérifier lorsque la stimulation fonctionne efficacement; identifier et atténuer tous les effets secondaires potentiels de la stimulation nerveuse. La deuxième moitié du programme se concentrera sur l’utilisation de la technologie dans une variété d’exercices de formation pour mesurer les améliorations du taux et de l’étendue de l’apprentissage.

Les institutions énumérées ci-dessous sont des équipes de premier plan qui explorent les aspects de l’utilisation de la stimulation pour activer la plasticité :

* Une équipe de l’Université de l’État de l’Arizona dirigée par le Dr Stephen Helms Tillery vise la stimulation du nerf trijumeau pour favoriser la plasticité synaptique dans les systèmes sensorimoteurs et visuels du cerveau. Grâce à des partenariats avec le Laboratoire de recherche de l’Armée de l’Air américaine (ARFL), la 711th Human Performance Wing (711 HPW) de l’US Air Force et l’Institut de recherche de l’armée américaine de médecine environnementale (USARIEM), l’équipe évaluera les protocoles de stimulation TNT avec deux groupes de bénévoles : l’étude de l’intelligence, de la surveillance et de la reconnaissance, et un autre pratiquant le tir de précision et de prise de décision.

* Une équipe de l’Université Johns Hopkins dirigée par le Dr Xiaoqin Wang se concentre sur les régions du cerveau impliquées dans la parole et l’ouïe pour comprendre les effets de la plasticité sur l’apprentissage des langues. L’équipe va comparer l’efficacité de la stimulation des nerfs vagaux invasifs et non invasifs (VNS – stimulation neuro-vagale), tester la capacité des volontaires à faire une distinction des phonèmes, apprendre les mots et la grammaire et produire les sons uniques demandés par certaines langues étrangères.

* Dans l’un des deux projets, la DARPA finance à l’Université de Floride, une équipe dirigée par le Dr Kevin Otto qui identifie les voies neuronales par la VNS (stimulation du nerf vague) du cerveau. L’équipe mènera également des études comportementales chez les rongeurs afin de déterminer l’impact de la VNS sur la perception, la fonction exécutive, la prise de décision et la navigation spatiale.

* Dans le deuxième projet de l’Université de Floride, une équipe dirigée par le Dr Karim Oweiss utilisera une approche tout-optique combinant l’imagerie fluorescente et l’optogénétique pour interroger la circulation neuronale qui relie les centres neuromodulateurs dans le cerveau profond aux régions décisionnelles du cortex préfrontal, et optimiser les paramètres de VNS autour de ce circuit pour accélérer l’apprentissage des tâches de distinction auditive par les rongeurs.

* Un projet de l’Université du Maryland mené par le Dr Henk Haarmann étudie l’impact de la VNS sur l’apprentissage des langues étrangères. Son équipe utilisera l’électroencéphalographie (EEG) pour examiner les effets de la VNS sur la fonction neurale lors de la perception de la parole, du vocabulaire et de la formation grammaticale.

* Une équipe de l’Université de Texas à Dallas, dirigée par le Dr Mike Kilgard, identifie les paramètres de stimulation optimale pour maximiser la plasticité et compare les effets de la stimulation invasive contre la non invasive chez les individus atteints d’acouphènes car ils accomplissent des tâches d’apprentissage complexes telles que l’acquisition d’une langue étrangère. L’équipe étudiera également la longévité des effets de stimulation pour déterminer si une formation de suivi est nécessaire pour la rétention à long terme des compétences acquises.

* Une équipe de l’Université du Wisconsin dirigée par le Dr Justin Williams utilise des techniques d’imagerie optique, d’électrophysiologie et de détection neurochimique de pointe chez les modèles animaux pour mesurer l’influence de la stimulation du nerf vagal et trijumeau sur l’activité stimulante des neurones neuromodulateurs dans le cerveau.

* Une équipe de l’Université Wright State dirigée par le Dr Timothy Broderick se concentre sur l’identification des marqueurs épigénétiques de la neuroplastique et des indicateurs de la réponse d’un individu à la VNS. Grâce à un partenariat avec le Laboratoire de recherche de l’Armée de l’Air américaine et la 711th Human Performance Wing de l’US Air Force, l’équipe travaillera également avec les stagiaires volontaires en analyse du renseignement qui étudient la reconnaissance des objets et des menaces pour déterminer l’impact des VNS non invasifs sur cette formation.

DARPA soutiendra un futur projet de science réglementaire au sein de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, qui a approuvé la VNS pour le traitement de l’épilepsie et de la dépression. Les scientifiques de la FDA, dirigés par le Dr Srikanth Vasudevan, exploreront davantage l’innocuité et l’efficacité de la VNS chez un modèle animal, y compris un examen du rôle du sexe de l’animal sur les effets potentiels de l’utilisation chronique de la stimulation du nerf vague.

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Les projets TNT de la DARPA diffèrent des tentatives antérieures de neuroscience et de neurotechnologie en cherchant à ne pas restaurer la perte de fonction mais à favoriser les capacités chez des individus en bonne santé. À la fin du programme planifié de quatre ans, DARPA vise à démontrer que les méthodes et les technologies TNT peuvent au moins produire une amélioration de 30% du taux d’apprentissage et / ou du rendement des compétences par rapport aux schémas de formation traditionnels, avec des effets secondaires négatifs minimes.

“Le Département de la Défense opère dans un monde complexe et interconnecté dans lequel les compétences humaines telles que la communication et l’analyse sont vitales, et le Département a longtemps poussé les frontières de la formation pour maximiser ces compétences”, a déclaré Weber. “L’objectif de DARPA avec le TNT est de renforcer les méthodes de formation existantes les plus efficaces afin que les hommes et les femmes de nos forces armées puissent opérer à leur plein potentiel”.

Reconnaissant que ces nouvelles technologies pour l’apprentissage et la formation pourraient susciter des problèmes sociaux et éthiques, le programme TNT finance l’Arizona State University pour organiser un atelier d’éthique national au cours de la première année du programme. L’atelier engagera des scientifiques, des bioéthiciens, des régulateurs, des spécialistes militaires et d’autres personnes en discussion sur ces questions et produira pour un examen plus large un rapport sur les problèmes éthiques potentiels liés à l’amélioration cognitive pour les combattants.

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Le TNT est un effort de recherche fondamental. Les équipes qui effectuent la recherche sont encouragées à publier leurs résultats dans des revues évaluées par les pairs.

DARPA News

Stimuler la plasticité synaptique pour accélérer l’apprentissage

DARPA

Un nouveau programme DARPA explorera l’utilisation de la stimulation nerveuse périphérique pour améliorer les processus d’apprentissage dans le cerveau.

Le réseau de ramifications du corps des nerfs périphériques relie les neurones dans le cerveau et la moelle épinière pour les organes, la peau et les muscles, la régulation d’un grand nombre de fonctions biologiques de la digestion à la sensation de locomotion. Mais le système nerveux périphérique peut faire encore plus que cela, c’est pourquoi DARPA a déjà des programmes de recherche en cours pour exploiter un certain nombre de fonctions — comme un substitut pour les médicaments pour traiter les maladies et accélérer la guérison, par exemple, ainsi que pour le contrôle avancé des prothèses et de restaurer la sensation tactile à leurs utilisateurs.

Maintenant, en poussant ces limites plus loin, DARPA vise à mobiliser les nerfs périphériques de l’organisme pour réaliser quelque chose qui a longtemps été considéré comme le seul domaine du cerveau : faciliter l’apprentissage.


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Le nouveau programme de formation de neuroplasticité ciblée (TNT-Targeted Neuroplasticity Training), cherche à faire avancer le rythme et l’efficacité d’un type spécifique d’apprentissage — compétences cognitives — par l’intermédiaire de l’activation précise des nerfs périphériques qui peuvent à leur tour promouvoir et renforcer les connexions neuronales dans le cerveau. TNT poursuivra le développement d’une plateforme technologique pour améliorer l’apprentissage d’un large éventail de compétences cognitives, dans le but de réduire le coût et la durée du vaste programme d’entraînement approfondie du Département de la Défense, tout en améliorant les résultats. En cas de succès, TNT pourrait accélérer l’apprentissage et réduire le temps nécessaire pour former des spécialistes en langue étrangère, des analystes du renseignement, cryptographes et d’autres.

Le programme est également remarquable parce que, contrairement aux projets précédents de DARPA en neuroscience et neurotechnologie, il aura pour but non seulement de rétablir (de restaurer) la fonction perdue, mais de faire progresser les capacités au-delà des niveaux normaux.

« Les recherches récentes ont démontré que la stimulation de certains nerfs périphériques, facilement et sans douleur atteint à travers la peau, peut activer les régions du cerveau impliquées dans l’apprentissage, » a déclaré TNT Program Manager Doug Weber, ajoutant que les signaux peuvent potentiellement déclencher la libération de neurotransmetteurs (substances neurochimiques) dans le cerveau qui réorganisent les connexions neuronales en réponse à des expériences spécifiques. « Ce processus naturel de la plasticité synaptique est essentiel pour l’apprentissage, mais une grande partie est inconnue sur les mécanismes physiologiques qui relient la stimulation des nerfs périphériques pour améliorer la plasticité et l’apprentissage », a déclaré Weber. “Vous pouvez penser à la stimulation des nerfs périphériques comme un moyen de rouvrir la période dite « critique » lorsque le cerveau est plus facile et adaptatif. La technologie TNT sera conçue pour moduler en toute sécurité et avec précision les nerfs périphériques pour contrôler la plasticité aux points optimaux dans le processus d’apprentissage. »

DARPA a l’intention d’adopter une approche en couches à l’exploration de ce nouveau terrain. La recherche fondamentale portera sur l’acquisition d’une compréhension plus claire et plus complète de la façon dont la stimulation nerveuse influe sur la plasticité synaptique, comment les processus d’apprentissage des habilités (des compétences) cognitives sont réglementés dans le cerveau et les façons d’améliorer ces processus pour accélérer en toute sécurité l’acquisition de compétences tout en évitant les effets secondaires potentiels.

Le côté technique du programme ciblera le développement d’un dispositif non-invasif qui produit la stimulation des nerfs périphériques pour améliorer la plasticité dans les régions du cerveau responsables des fonctions cognitives. L’objectif est d’optimiser les protocoles de formation qui accélèrent le rythme d’apprentissage et de maximiser la rétention à long terme de même les compétences cognitives plus complexes. Pour atteindre ces objectifs divers, TNT espère attirer des équipes pluridisciplinaires couvrant les milieux tels que les neurosciences cognitives, la plasticité neuronale, électrophysiologie, neurophysiologie des systèmes, génie biomédical, la performance humaine et la modélisation informatique.

Afin de familiariser les participants potentiels avec les objectifs techniques du TNT, DARPA organisera une journée le vendredi 8 avril 2016, au Westin Arlington Gateway à Arlington, en Virginie. L’avis spécial de DARPA annonçant la journée et décrivant les fonctionnalités spécifiques recherchés est disponible à https://www.fbo.gov/spg/ODA/DARPA/CMO/DARPA-SN-16-20/listing.html.

Une annonce avec des informations techniques complètes sur la TNT est imminente. Pour plus d’informations, veuillez envoyer un email DARPA-SN-16-20@darpa.mil.

Source : DARPA News

Les chercheurs peuvent maintenant relier les neurones à l’aide d’impulsions laser

Une équipe de chercheurs de l’University of Alberta Faculty of Engineering ont soudé des neurones en utilisant des impulsions laser femtosecondes (qui durent un millionième de milliardième de seconde).

L’étude, qui a été publiée dans Nature, montre que l’équipe est devenue la première à trouver un moyen de lier les neurones. Cette nouvelle méthode pourrait permettre aux chercheurs de saisir un certain nombre de nouveaux traitements et d’ouvrir les portes à la recherche dans les différentes maladies qui touchent le cerveau.

voir l’article en français sur Motherboard

source :  Medical Xpress

(a) An illustration of how a femtosecond laser pulse is delivered to the target point between an axon and a neuronal soma. (b) An illustration of the phospholipid bilayers of the neuron soma and axon. Note that the attachment region, where the phospholipid layers are attaching, is designated with a circular spot. This does not represent the laser focal spot. (c) The laser pulse high intensity causes a reversible destabilization of both phospholipid layers. A depiction of the femtosecond laser pulse induced axon-soma attachment. Here, the generated free ions (shown in red) and free electrons (shown in orange) cross the center nonpolar region and break bonds between the fatty acid hydrophobic tails. (d) The relaxation process results in the formation of new stable bonds and formation of singular, hemifused, cell membrane only at the targeted connection point.