Santé

Des électrodes recouvertes de nanotubes : une clé pour étudier le cerveau

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Un groupe de chercheurs américains vient de trouver une nouvelle application pour les nanotubes de carbone. En recouvrant des électrodes avec ces derniers, ils sont parvenus à améliorer considérablement les possibilités d'enregistrement ou de stimulation de l'activité des neurones.

En noir l'électrode et tout autour le revêtement avec des nanotubes de carbone. Crédit : Edward Keefer

Edward Keefer et ses collègues de plusieurs universités et hôpitaux du Texas ont eu une brillante idée pour s'affranchir de certaines limitations des électrodes fines en tungstène et acier inoxydable que l'on utilise en électrophysiologie pour enregistrer l'activité électrique du cerveau, ou pour stimuler certaines de ses aires. Elles sont par exemple utilisées dans le cas de maladies comme celles de Parkinson, pour l'épilepsie et même dans des cas de dépressions pour supprimer certains de leurs symptômes, lorsque les autres traitements sont inopérants.

Le problème était qu'en raison de l'impédance de ces électrodes, un enregistrement fin de l'activité de certaines parties du cerveau n'était pas possible. La relative mauvaise conductibilité des électrodes ne permettait pas aussi d'avoir toute l'efficacité désirée pour les applications médicales.

Les chercheurs ont alors simplement recouvert les électrodes avec des nanotubes de carbones mélangés à un polymère conducteur. Les résultats ont alors été spectaculaires.

Une amélioration d'un facteur mille dans la sensibilité des électrodes a été constatée par les chercheurs. A tel point que la qualité des informations qu'ils collectent maintenant avec les nouvelles électrodes peut se comparer à celle résultant du passage d'un petit écran TV en noir et blanc, avec une mauvaise antenne, à un téléviseur haute définition avec grand écran branché sur une antenne parabolique !

Ces résultats sont exposés dans un article de Nature. Ils ont été obtenus avec des électrodes implantées dans le cortex moteur de rats sous anesthésie, ainsi que dans le cortex visuel de macaques éveillés. Comme l'efficacité des traitements médicaux que l'on a mentionnés précédemment dépend d'une bonne interface entre les électrodes et les zones du cerveau que l'on veut stimuler, on devrait là aussi obtenir de bons résultats. Surtout que les nanotubes de carbone ont en général une bonne biocompatibilité avec les neurones puisque l'on a même fait pousser ces cellules nerveuses sur ces derniers.

Pourtant, des études complémentaires restent à faire avant d'étendre ces résultats à l'homme et l'on sait bien aussi que dans certains cas, les nanotubes de carbone ne sont pas sans danger. Cela ouvre en tout cas de nouvelles perspectives pour des interfaces cerveau-machine comme dans Ghost in the shell.

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