DLes thérapies de stimulation cérébrale eep se sont avérées une option de traitement inestimable pour les patients souffrant de maladies autrement débilitantes comme la maladie de Parkinson. Cependant, elle – et sa technologie sœur, les interfaces cerveau-ordinateur – souffre actuellement d’une lacune critique : les électrodes qui convertissent les impulsions d’électrons en signaux bioélectriques ne s’accordent pas bien avec le tissu cérébral environnant. Et c’est là que les gens avec les blouses de laboratoire et tenant des calmars entrent en jeu ! Dans Nous sommes électriques : à l’intérieur de la chasse de 200 ans pour le code bioélectrique de notre corps et ce que l’avenir nous réserve, L’auteur Sally Adee plonge dans deux siècles de recherche sur une branche souvent mal comprise et décriée de la découverte scientifique, guidant les lecteurs des travaux pionniers d’Alessandro Volta vers les applications vitales qui pourraient devenir possibles une fois que les médecins apprendront à communiquer directement avec les cellules de notre corps.
Livres Hachette
Extrait de Nous sommes électriques : à l’intérieur de la chasse de 200 ans pour le code bioélectrique de notre corps et ce que l’avenir nous réserve par Sally Adee. Copyright © 2023. Disponible auprès de Hachette Books, une empreinte de Hachette Book Group, Inc.
Perdu dans la traduction
« Il existe une asymétrie fondamentale entre les appareils qui pilotent notre économie de l’information et les tissus du système nerveux », a déclaré Bettinger. Le bord en 2018. « Votre téléphone portable et votre ordinateur utilisent des électrons et les transmettent dans les deux sens comme unité d’information fondamentale. Les neurones, cependant, utilisent des ions comme le sodium et le potassium. C’est important parce que, pour faire une simple analogie, cela signifie que vous devez traduire la langue.
« L’un des termes erronés dans le domaine est en fait que j’injecte du courant à travers ces électrodes », explique Kip Ludwig. « Pas si je le fais bien, je ne le fais pas. » Les électrons qui voyagent le long d’un fil de platine ou de titane jusqu’à l’implant n’atteignent jamais votre tissu cérébral. Au lieu de cela, ils s’alignent sur l’électrode. Cela produit une charge négative, qui attire les ions des neurones qui l’entourent. « Si j’éloigne suffisamment d’ions du tissu, je provoque l’ouverture de canaux ioniques voltage-dépendants », explique Ludwig. Cela peut – mais pas toujours – faire d’un feu nerveux un potentiel d’action. Mettez les nerfs à feu. C’est tout – c’est votre seul mouvement.
Cela peut sembler contre-intuitif : le système nerveux fonctionne avec des potentiels d’action, alors pourquoi cela ne fonctionnerait-il pas d’essayer simplement d’écrire nos propres potentiels d’action au-dessus de ceux du cerveau ? Le problème est que nos tentatives d’écrire des potentiels d’action peuvent être incroyablement maladroites, dit Ludwig. Ils ne font pas toujours ce que nous pensons qu’ils font. D’une part, nos outils sont loin d’être assez précis pour n’atteindre que les neurones exacts que nous essayons de stimuler. Ainsi, l’implant se trouve au milieu d’un groupe de cellules différentes, balayant et activant des neurones non liés avec son champ électrique. Rappelez-vous comment j’ai dit que la glie était traditionnellement considérée comme le personnel d’entretien du cerveau ? Eh bien, plus récemment, il est apparu qu’ils faisaient aussi du traitement de l’information – et nos électrodes maladroites les déclencheraient aussi, avec des effets inconnus. « C’est comme si vous tiriez sur le bouchon de votre baignoire et n’essayiez de déplacer qu’un seul des trois bateaux jouets dans l’eau du bain », explique Ludwig. Et même si nous parvenons à toucher les neurones que nous essayons de toucher, il n’y a aucune garantie que la stimulation le frappe au bon endroit.
Pour introduire les électroceutiques dans la médecine, nous avons vraiment besoin de meilleures techniques pour parler aux cellules. Si la barrière du langage électron-ion est un obstacle à la communication avec les neurones, c’est un non-démarreur absolu pour les cellules qui n’utilisent pas de potentiels d’action, comme celles que nous essayons de cibler avec des interventions électriques de nouvelle génération, y compris les cellules de la peau, les cellules osseuses et le reste. Si nous voulons contrôler la tension membranaire des cellules cancéreuses pour les ramener à un comportement normal ; si nous voulons pousser le courant de plaie dans les cellules de la peau ou des os ; si nous voulons contrôler le sort d’une cellule souche, rien de tout cela n’est réalisable avec notre seul et unique outil qui consiste à faire d’un feu nerveux un potentiel d’action. Nous avons besoin d’une plus grande boîte à outils. Heureusement, c’est l’objectif d’un domaine de recherche en pleine croissance qui cherche à fabriquer des dispositifs, des éléments informatiques et des câbles capables de parler aux ions dans leur langue maternelle.
Plusieurs groupes de recherche travaillent sur la « conduction mixte », un projet dont le but est des dispositifs capables de parler de bioélectricité. Il s’appuie fortement sur les plastiques et les polymères avancés avec des noms longs qui incluent souvent des signes de ponctuation et des chiffres. Si l’objectif est une électrode DBS que vous pouvez garder dans le cerveau pendant plus de dix ans, ces matériaux devront interagir en toute sécurité avec les tissus natifs du corps pendant beaucoup plus longtemps qu’ils ne le font actuellement. Et cette recherche est loin d’être terminée. Les gens commencent naturellement à se demander : pourquoi ne pas simplement ignorer l’intermédiaire et fabriquer ce produit à partir de matériaux biologiques au lieu de fabriquer des polymères ? Pourquoi ne pas apprendre comment la nature s’y prend ?
Cela a déjà été essayé. Dans les années 1970, il y avait une vague d’intérêt pour l’utilisation du corail pour les greffes osseuses au lieu des autogreffes. Au lieu d’une double chirurgie traumatique pour récolter le tissu osseux nécessaire d’une autre partie du corps, les implants coralliens ont agi comme un échafaudage pour laisser les nouvelles cellules osseuses du corps se développer et former le nouvel os. Le corail est naturellement ostéoconducteur, ce qui signifie que de nouvelles cellules osseuses glissent joyeusement dessus et y trouvent un endroit agréable pour proliférer. Il est également biodégradable : après que l’os a poussé dessus, le corail a été progressivement absorbé, métabolisé, puis excrété par le corps. Des améliorations régulières ont produit peu de réponses inflammatoires ou de complications. Il existe maintenant plusieurs entreprises qui cultivent du corail spécialisé pour les greffes osseuses et les implants.
Après le succès du corail, les gens ont commencé à s’intéresser de plus près aux sources marines de biomatériaux. Ce domaine évolue maintenant rapidement – grâce aux nouvelles méthodes de traitement qui ont permis de récolter de nombreux matériaux utiles à partir de ce qui n’était auparavant que des déchets marins, la dernière décennie a vu un nombre croissant de biomatériaux provenant d’organismes marins. Ceux-ci incluent des sources de remplacement pour la gélatine (escargots), le collagène (méduses) et la kératine (éponges), dont les sources marines sont abondantes, biocompatibles et biodégradables. Et pas seulement à l’intérieur du corps – l’une des raisons pour lesquelles l’intérêt pour ceux-ci a augmenté est l’effort pour s’éloigner des matières plastiques synthétiques polluantes.
Outre tous les autres avantages des dupes d’origine marine, ils sont également capables de conduire un courant ionique. C’est ce à quoi pensait Marco Rolandi en 2010 quand lui et ses collègues de l’Université de Washington ont construit un transistor à partir d’un morceau de calmar.
Tous les produits recommandés par Engadget sont sélectionnés par notre équipe éditoriale, indépendante de notre maison mère. Certaines de nos histoires incluent des liens d’affiliation. Si vous achetez quelque chose via l’un de ces liens, nous pouvons gagner une commission d’affiliation. Tous les prix sont corrects au moment de la publication.