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Des neurones artificiels dans votre cerveau ?

Peut-on augmenter les capacités du cerveau par des neurones artificiels ?
Peut-on augmenter les capacités du cerveau par des neurones artificiels ?
Imaginez une puce de silicium, grande comme une pièce de monnaie. Elle contient 120 neurones et on vous propose de vous l'implanter dans le cerveau. Science-fiction ? Absolument pas : des chercheurs anglais et français[1] viennent de réussir cette prouesse : créer une première puce électronique contenant de véritables neurones artificiels.

A quoi servent les neurones artificiels ?

L'équipe de chercheurs, essentiellement des scientifiques et ingénieurs dans le domaine de la micro-électronique ont donc conçu ce qui s'apparenterait à un réseau de neurones pour soigner l'insuffisance cardiaque.

L'insuffisance cardiaque ? Quel rapport avec le cerveau me demanderez-vous ?

A la base de votre cerveau, il y a le tronc cérébral, responsable notamment des automatismes, comme inspirer, expirer et bien évidemment le rythme cardiaque. L'idée était donc d'implanter dans cette zone cette puce électronique constituée de neurones artificiels. A terme, cette technologie concerne les différentes pathologies neurodégénératives : Parkinson et bien évidemment Alzheimer.

Comment marchent les neurones artificiels ?

On implante des neurones artificiels dans le cerveau d'un rat !
On implante des neurones artificiels dans le cerveau d'un rat !
On ne sait pas encore reproduire exactement le comportement des cellules nerveuses. C'est complexe, et les technologies actuelles que sont les transistors à base de silicium ne permettent pas au chercheur de rivaliser avec le véritable potentiel d'un neurone. Tout au plus, ce qu'ont réussi à reproduire les scientifiques, c'est mimer les activités d'un groupe spécifique de ces neurones.

Concrètement ? Imaginez un rat en insuffisance cardiaque. Oui, ça existe ! Dans le cas d'une insuffisance cardiaque, la maladie provoque l'essoufflement. De fait, le cœur n'arrive plus à pomper suffisamment d'oxygène. Les neurones paniquent et c'est ce qu'on appelle l'arythmie cardiaque. Notre pauvre rat est dans cette situation : ses cellules nerveuses ne parviennent plus à bien réguler sa respiration. En implantant la puce électronique à la base de son cerveau, ils ont réussi à contrecarrer l'arythmie : les neurones artificiels ont su communiquer avec les autres groupes de neurones et régler le problème.

Le rôle de l'hippocampe

Vous le savez, surtout si vous lisez ce blog, l'hippocampe est une des zones majeures de la mémoire. Et quand on parle de respiration, régulation cardiaque, on ne voit pas tout de suite le lien. Et pourtant : tous vos automatismes sont des actions de mémoire implicite. Inconsciente. Automatique. Et l'hippocampe joue ce rôle de relais de l'information. Donc pour réussir ce défi technologique, les chercheurs ont dû apprendre à reproduire l'activité électrique de neurones présents dans l'hippocampe en plus de ceux responsables de la respiration. Et c'est toute cette interaction qui permettra, à terme, l'application de cette découverte aux pathologies humaines.

L'enjeu du biocompatible

C'est peut-être une question que vous vous posez ? Comment implanter un corps étranger, en l'occurrence une puce de silicium, dans un organe ? Sans que tout cela ne dégénère ?

Si demain l'être humain doit être augmenté, notamment au niveau cérébral, comment s'assurer de la pérennité des composants extérieurs ? Parce que ça arrivera un jour probablement : vous imaginez posséder une encyclopédie dans la tête sans tout le travail de mémorisation ? Rêve ou cauchemar ? Si ça doit se faire, ça sera grâce au biomatériaux.

L'essor des biomatériaux

On injecte directement le biomatériau dans le cerveau
On injecte directement le biomatériau dans le cerveau
Thomas Trimaille
Il existe tout un champ de recherche autour de ce qu'on appelle les biomatériaux. Le titane, par exemple, fait partie de ces matériaux pour créer des implants osseux. L'enjeu, c'est de ne pas dégrader l'environnement biologique.

Mais ces biomatériaux ne sont pas forcément solides. Si dans l'exemple ci-dessus, il est question de puce en silicium, il existe aussi des produits liquides qu'on peut par exemple injecter dans le cerveau humain. Ainsi des scientifiques de l'Institut de chimie radicalaire d'Aix-Marseille[2], en collaboration avec des chercheurs de l'Institut des sciences du mouvement et de l'Institut de neurobiologie de la Méditerranée, ont développé un hydrogel pour favoriser la récupération du cerveau après un AVC. L'avantage ? Ce biomatériau s'implante sans chirurgie !

Comment ça marche ? C'est évidemment encore au stade expérimental, mais dans le cas d'un AVC, les déficits cognitifs sont liés à des micro cavités qui apparaissent dans le tissu cérébral. Pour le moment, c'est le rôle de la kinésithérapie de stimuler le cerveau et favoriser la plasticité neuronale. En se réorganisant, les réseaux de neurones permettent une récupération partielle ou totale.

Grâce à l'hydrogel, le corps médical pourrait permettre une guérison plus rapide et mieux ciblée. Liquide, il suffirait de l'injecter dans la zone détruite et miser sur sa capacité à se transformer en gel grâce à la température naturelle du corps. Ce gel permettrait de combler le déficit mais pas seulement : il pourrait aussi diffuser à la demande des éléments thérapeutiques de façon précise.

Une application concrète dans le domaine de la mémoire ?

La recherche s'intéresse au domaine médical : l'enjeu, c'est bien évidemment de permettre à l'être humain de vivre plus longtemps et en bonne santé. Les applications premières concernent donc non pas la mémoire au sens strict du terme, mais le cerveau et toutes ses pathologies.

Cependant, on peut aussi imaginer qu'un jour, peut-être, on saura comment diffuser l'information dans le cerveau sous forme de liquide. Ce jour là, vous deviendrez une véritable encyclopédie vivante. Mais attention, il reste une étape fondamentale à franchir : neurones artificiels ou réels, implants sous forme de puce ou biomatériau, ce n'est pas parce qu'on saura comment stocker de l'information dans le cerveau qu'on aura pour autant appris. Apprendre demande un effort supplémentaire que, a priori, l'être humain ne pourra pas déléguer à une quelconque avancée technologique.

Notes :

[1] Voir l'article sur www.nature.com/articles/s41467-019-13177-3?utm_medium=affiliate&utm_source=commission_junction&utm_campaign=3_nsn6445_deeplink_PID9125825&utm_content=deeplink

[2] Une interview à lire ici : neuro-marseille.org/fr/master-de-neurosciences/gel-reparer-cerveau-avc/

Vos réactions (1)

c'est un domaine fascinant, il faudrait voir ce que ça va donner à l'avenir, ce serait une bonne chose chose pour combattre l’Alzheimer

par Nico , il y a 9 mois

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