La puce intelligente qui révolutionne les implants cérébraux
Le projet IoN(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, a franchi une étape importante dans le développement des interfaces cerveau–machine intracorticales. Il est désormais possible de relever l’un des défis les plus persistants de la neurotechnologie: transmettre sans fil des volumes importants de données neuronales à partir d’implants miniaturisés. Cette avancée est présentée dans un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié dans la revue «Nature». Alors que la demande en traitements efficaces contre les troubles neurologiques – allant de la paralysie aux troubles de la parole – ne cesse de croître, les réseaux de microélectrodes (MEA pour «microelectrode arrays») à haute densité se sont imposés comme des outils essentiels pour capturer l’activité neuronale avec une précision exceptionnelle. Cependant, le volume considérable de données générées par ces réseaux, qui peut dépasser les 300 Mbps pour les systèmes à 1 000 canaux, crée un goulot d’étranglement pour la télémétrie sans fil en raison de contraintes liées à la puissance, à la bande passante, à la dissipation thermique et à la taille des dispositifs. Pour surmonter ces limites, le consortium IoN a mis au point une architecture sans fil innovante en deux étapes, articulée autour d’une liaison de communication transdurale par couplage galvanique via les tissus corporels (BCC pour «body channel communication»), qui utilise les propres tissus du corps comme conducteur pour transmettre des données sans ondes radio. Ce système permet la transmission de données depuis un MEA flottant, positionné sous la dure-mère du cerveau, vers un récepteur intracrânien ancré au niveau d’un site de craniotomie par forage mini-invasif. En éliminant les liaisons physiques entre le MEA et le module de télémétrie, cette conception s’adapte aux mouvements naturels du cerveau, réduisant ainsi les lésions tissulaires induites par les micromouvements, la formation de cicatrices et la dégradation du signal au fil du temps. Le système de télémétrie transdurale BCC a démontré des performances remarquables lors des tests de validation. Des tests et expériences réalisés sur une tête de cadavre humain ont confirmé des débits de transmission de données sans fil pouvant atteindre 500 Mbps, le système ne fonctionnant que 20 % du temps pour économiser de l’énergie et présentant moins d’une erreur pour 100 000 bits transmis. La validation sur cadavre a été soutenue par le Centre médical Érasme.
Une compression des données multipliée par dix sans perte de signal
Une avancée majeure réside dans un système de compression intelligent qui agit comme un capteur de mouvement pour le cerveau. Il ne transmet des données que lorsque les neurones sont actifs et reste silencieux le reste du temps. «Cette solution apporte plusieurs avantages: une réduction drastique du nombre de points de données (souvent d’un ordre de grandeur), une consommation d’énergie nettement inférieure, et des besoins en bande passante bien moindres – tout en capturant l’ensemble des pics avec une grande fidélité», rapporte un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié sur le site web de l’imec, coordinateur du projet IoN, aux Pays-Bas. En réduisant le volume de données de plus de dix fois et en diminuant considérablement la chaleur dégagée et la consommation d’énergie, cette technologie nous rapproche de la mise au point d’implants cérébraux sûrs et destinés à une utilisation à long terme. Des tests sur des modèles de «cerveau sur puce» ont confirmé que le système ne déclenche pas d’activité cérébrale indésirable, garantissant ainsi sa sécurité pour une utilisation à long terme chez les patients. Cette avancée représente une étape cruciale vers des interfaces neuronales évolutives et économes en énergie, capables de restaurer les fonctions motrices, sensorielles et cognitives. En combinant miniaturisation, bande passante élevée et validation rigoureuse de la sécurité, le système de télémétrie du projet IoN (Intranet of Neurons: A Minimally-invasive and High-capacity Transcranial Telemetry Network for Large-scale Brain-wide Neural Recordings) ouvre la voie à de futures applications susceptibles de transformer la vie des personnes atteintes de troubles neurologiques. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet ION(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
