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Des électrodes à même le cerveau

Réalisées en silicium sur un support souple biodégradable, ces électrodes peuvent s'appliquer sur le cœur ou sur le cerveau pour stimuler l'organe ou, au contraire, pour réaliser des mesures plus précises. De l'électrocardiographie au traitement de l'épilepsie, les applications potentielles ne manquent pas.

Le support souple sur lequel sont gravées les électrodes est biodégradable, comme les fils chirurgicaux. Les électrodes restent alors en place. © Dae-Hyeong Kim/University of Illinois Le support souple sur lequel sont gravées les électrodes est biodégradable, comme les fils chirurgicaux. Les électrodes restent alors en place. © Dae-Hyeong Kim/University of Illinois

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Une équipe américaine vient de présenter une évolution radicale de la technique des électrodes pour analyser ou stimuler l'activité cérébrale ou cardiaque. Au lieu d'électrodes métalliques reliées individuellement à des fils, Brian Litt et ses collègues ont réalisé un support souple sur lequel ont été imprimés des composants électroniques. Très fin, ce support peut être appliqué sur un organe, dont il épouse parfaitement la forme. Réalisé en soie biodégradable, il finit par disparaître et seules restent les minuscules électrodes, fixées à même la surface de l'organe. Les auteurs parlent désormais de bio-interface.

Au mois de mars 2010, l'équipe publiait un premier résultat concret obtenu sur un modèle animal, en l'occurrence l'électrocardiographie in vivo du cœur d'un porc. Ce réseau de composants plaqué sur le ventricule contenait 2.016 transistors et offrait 288 canaux, chacun correspondant à une électrode distincte. La résolution des mesures de l'activité cardiaque, dans l'espace et dans le temps, descendait sous le millimètre et sous la milliseconde. Pour la chirurgie cardiaque, ce procédé permettrait de localiser bien plus précisément la malformation à traiter.

Le réseau d'électrodes, gravées sur un support souple, vient se coller intimement sur la surface du cerveau (ici un modèle factice). L'activité cérébrale peut ainsi être suivie en continu, à la milliseconde près et avec une résolution spatiale inférieure au millimètre. © John Rogers
Le réseau d'électrodes, gravées sur un support souple, vient se coller intimement sur la surface du cerveau (ici un modèle factice). L'activité cérébrale peut ainsi être suivie en continu, à la milliseconde près et avec une résolution spatiale inférieure au millimètre. © John Rogers

Un outil pour la neurochirurgie

Brian Litt vient de récidiver, cette fois sur le cerveau d'un chat. Enroulable, le réseau souple peut être introduit sous la boîte crânienne par un trou de petite taille et soigneusement appliqué sur la surface cérébrale, jusqu'à épouser la forme des sillons, ce qu'aucune technique ne permet de faire aujourd'hui.

La précision des mesures que l'on pourrait réaliser est très supérieure à celle d'une électroencéphalographie classique. De plus, l'activité du cerveau peut être suivie sur une très longue période puisque ce réseau d'électrodes, biocompatible, peut rester à demeure ou au moins très longtemps.

Une application pourrait être le traitement de l'épilepsie par chirurgie ou stimulation électrique. La technique est connue et consiste à repérer l'activité cérébrale particulière qui précède une crise épileptique puis à l'empêcher en stimulant certaines zones. Mais elle implique l'implantation d'électrodes.

L'innovation pourrait donc faire progresser la chirurgie cardiaque en même temps que la neurochirurgie et les neurosciences...


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