Description du projet
Une interface cerveau-machine sonogénétique pour les dysfonctionnements neurologiques
Les interfaces cerveau-machine reposent généralement sur des réseaux d’électrodes multiples, mais ces systèmes ont des limites. L’expression de protéines mécanosensibles dans les neurones a récemment permis d’activer ces neurones via des ultrasons à haute fréquence, une technique appelée sonogénétique. Une récente étude a réussi à activer des neurones corticaux in vivo chez des rongeurs en utilisant des ultrasons à haute résolution spatio-temporelle et de faible intensité. Le projet NeuroSonoGene, financé par le CER, entend développer une stratégie sonogénétique pour activer et inhiber les réseaux neuronaux dans le cerveau à l’aide d’ondes ultrasonores. Le projet optimisera les actionneurs monogénétiques, concevra des technologies de stimulation par ultrasons et démontrera l’efficacité de l’approche à contrôler le cortex visuel de primates. À terme, le projet entend créer une interface cerveau-machine afin d’étudier le fonctionnement des circuits neuronaux et pour des applications neurologiques telles que la restauration visuelle.
Objectif
Brain-machine interfaces are classically based on multi-electrode arrays. Optogenetics has revolutionized this ability to control neuronal activity through ectopic opsin expression but its application to large brains remains limited because of tissue light absorption and scattering. Ultrasound waves have been proposed for remote neuromodulation, but this approach has remained restricted to low-frequency excitation, to prevent brain tissue overheating, at the expense of spatial resolution. The expression of mechanosensitive proteins in neurons has recently made it possible to achieve the ultrasound (US) activation of neurons at high US frequencies, an approach named sonogenetic.
Using the MscL mechanosensitive ionic channel, we recently provided a first proof of concept in rodents that cortical neurons can be activated in vivo by ultrasounds at a high spatiotemporal resolution and low intensity. Here, we propose to develop an integrated sonogenetic strategy for distant activation/inhibition of neuronal networks by ultrasound waves in large primate brains. The project includes: 1) optimizing and diversifying the sonogenetics actuators for safe neuronal control 2) designing technologies for patterned ultrasound stimulations, 3) demonstrating efficacy and high spatiotemporal resolution of the sonogenetic approach in controlling the primate visual cortex. This project is based on a unique synergistic combination of expertise, with a synthetic biologist in ion channel engineering, a neurobiologist with expertise in vision, and a physicist with expertise in ultrasound technologies. These 3 PIs will be supported by an expert in AAV vector mediated delivery. The project outcomes will be a novel brain-machine interface for investigating neural circuit function even deep within large brains through contactless sonogenetics. This sonogenetic technology will open new avenues for treating neurological dysfunction such as restoring vision in blind patients.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Régime de financement
HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy GrantsInstitution d’accueil
75654 Paris
France