Ingénieurs électroniciens, chirurgiens et chercheurs médicaux sont confrontés à de nombreux problèmes ardus dans leur tentative d’allier technologie électronique et physiologie. Comment se connecter aux réseaux nerveux et communiquer avec eux, comment faire fonctionner des composants électroniques implantés, comment élaborer des méthodologies de conception de circuits neuromorphiques de faible puissance et comment développer des capteurs tels que des rétines artificielles sur cette base ?
Au cours des 10 dernières années, Cyberkinetics Neurotechnology Systems (Foxborough, Massachusetts) s’est consacré à la fourniture de systèmes d’électrodes implantables aux chercheurs médicaux. L’entreprise prévoit désormais une série de produits destinés à une utilisation clinique. Le BrainGate Neural Interface System est en phase de développement. Ce système a pour but de permettre à des personnes souffrant d’un handicap physique de contrôler des ordinateurs, des bras robotisés ou des fonctions domotiques.
Les possibilités peuvent être découvertes au laboratoire de Miguel Nicolelis, au centre de neuroingénierie de la Duke University (Durham, Caroline du Nord). M. Nicolelis et ses collègues ont développé une neuropuce à 128 broches pouvant être implantée dans le cerveau. Le système est utilisé avec l’électronique sous-jacente, afin d’étudier comment les événements cognitifs sont traduits dans le mouvement des membres.
Dans un avenir proche, des électrodes pouvant être implantées et communiquer avec le système nerveux devraient être utilisées dans des produits commercialisés par Medtronic Inc. (Minneapolis). Ces produits devraient permettre de contrôler les tremblements de Parkinson, soulager la douleur et contrôler le rythme cardiaque afin d’éviter les attaques.
La restitution de la vue et de l’ouïe sont également des priorités sur la liste des systèmes thérapeutiques qui pourraient finalement être implantés dans le corps. La perte de l’audition a été plus facile à corriger mains l’implant d’une rétine est beaucoup plus problématique. Les nerfs oculaires et optiques sont des systèmes complexes et nécessitent une réaction mécanique sophistiquée. La mise au point d’un composant capable de restaurer une vision rudimentaire a déjà été particulièrement complexe.
Le premier succès dans cette voie a été atteint il y a trois ans par l’équipe de Mark Humayun, du Doheny Retina Institute, de l’Université de Caroline du Sud. Les chirurgiens ophtalmologistes ont été capables d’implanter une puce de 4 x 5 mm dotée de 16 électrodes restaurant partiellement la vue d’un patient aveugle. L’opération a été réitérée avec succès chez cinq autres patients. Le projet de M. Humayun s’intègre dans le projet « Artificial Retina Project », un projet coopératif en multi-partenariat qui devrait étendre le travail à des rétines artificielles plus sophistiquées.
D’autres recherches en matière d’implants neuraux concernent un autre domaine frustrant de la thérapie médicale : la paralysie. Si des membres robotiques distants peuvent être contrôlés par des électrodes implantables, il est également possible de restaurer la mobilité des membres de patients dont la moelle épinière a été atteinte.
Le problème se situe au même niveau de complexité que la rétine artificielle, mais un certain nombre d’équipes de recherche s’y attèlent. Le neurochirurgien néerlandais Hans van der Aa a fondé un institut baptisé Twin, associé à l’Université de Twente en vue de développer cette « thérapie de neuromodulation ». En collaboration avec divers laboratoires des Pays-Bas, l’institut développe des systèmes de contrôle intégrés complexes et les composants électrodes correspondants afin de parvenir à des thérapies efficaces de la paralysie.
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