Des chercheurs de l’Université de Linköping en Suède ont développé des neurones artificiels qui présentent 15 des 20 caractéristiques des cellules neurales biologiques et peuvent communiquer avec les neurones naturels du corps. Les chercheurs appellent leur dispositif le «neurone électrochimique organique à base de conductance», ou c-OECN, et il est basé sur des matériaux capables de conduire une charge négative, notamment des transistors électrochimiques organiques et des polymères conducteurs de type n. En imprimant des milliers de ces transistors sur un substrat flexible, les chercheurs ont pu créer des neurones artificiels. L’appareil utilise des ions pour contrôler le flux d’électricité, tout comme les neurones biologiques, et jusqu’à présent, l’équipe suédoise a démontré qu’il peut contrôler le nerf vague chez la souris, suggérant qu’il a un grand potentiel dans les applications médicales.
À mesure que les technologies médicales progressent, les chercheurs sont de plus en plus aptes à imiter les fonctions biologiques à l’aide de composants fabriqués par l’homme. Ce dernier neurone artificiel en est un exemple, car il utilise des ions pour contrôler l’électricité qui le traverse, tout comme le font les neurones biologiques en ouvrant et en fermant des canaux ioniques. Les chercheurs espèrent que ces neurones artificiels nouvellement conçus pourront aider à un contrôle neuronal plus réaliste dans une variété de technologies médicales.
“L’un des principaux défis dans la création de neurones artificiels qui imitent efficacement les vrais neurones biologiques est la capacité d’incorporer la modulation ionique”, a déclaré Simone Fabiano, chercheuse impliquée dans l’étude. « Les neurones artificiels traditionnels en silicium peuvent imiter de nombreuses caractéristiques neuronales mais ne peuvent pas communiquer via des ions. En revanche, les c-OECN utilisent des ions pour démontrer plusieurs caractéristiques clés des vrais neurones biologiques.
Les neurones artificiels utilisent des ions pour contrôler l’électricité qui circule à travers le polymère conducteur en leur sein, ce qui entraîne des pointes de tension qui imitent ce qui se passe dans les vrais neurones. La technologie permet à l’appareil d’augmenter et de diminuer le courant de manière contrôlée sous la forme d’une courbe en cloche presque parfaite, qui rappelle l’activité électrique des neurones contrôlée par les canaux ioniques sodium.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont testé la technologie chez la souris et implanté les neurones imprimés dans le but de contrôler le nerf vague. Les neurones ont réussi à communiquer avec le nerf vague, entraînant une diminution de 4,5 % de la fréquence cardiaque chez les souris.
“Il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas complètement sur le cerveau humain et les cellules nerveuses”, a déclaré Padinhare Cholakkal Harikesh, un autre chercheur impliqué dans l’étude. « En fait, nous ne savons pas comment la cellule nerveuse utilise bon nombre de ces 15 caractéristiques démontrées. Imiter les cellules nerveuses peut nous permettre de mieux comprendre le cerveau et de construire des circuits capables d’effectuer des tâches intelligentes. Nous avons un long chemin à parcourir, mais cette étude est un bon début.
Étudier dans la revue Matériaux naturels: L’antiambipolarité accordable par les ions dans les polymères conducteurs mixtes ions-électrons permet des neurones électrochimiques organiques bioréalistes
