Et si le cerveau pouvait détecter sa propre maladie ? Les chercheurs ont essayé de créer un matériau qui "pense" comme le cerveau, qui serait plus sensible aux premiers signes de maladies neurologiques comme la maladie de Parkinson.

Penser est loin, mais les chercheurs de l'Université Purdue et du Laboratoire national d'Argonne ont conçu un nouveau matériau qui peut au moins "écouter".

La lingua franca est les courants ioniques, qui aident le cerveau à effectuer une réaction particulière, nécessaire pour quelque chose d'aussi basique que d'envoyer un signal pour respirer. Détecter des ions, c'est aussi détecter la concentration d'une molécule, qui sert d'indicateur de la santé du cerveau.

Dans une étude publiée dans Communication Nature , les chercheurs démontrent la capacité d'un matériau quantique à recevoir automatiquement de l'hydrogène lorsqu'il est placé sous la tranche de cerveau d'un modèle animal. Quantum signifie que le matériau a des propriétés électroniques qui ne peuvent pas être expliquées par la physique classique, et qui lui confèrent un avantage unique sur les autres matériaux utilisés en électronique, comme le silicium.

Le bord, dans ce cas, est fort, des électrons "corrélés" qui rendent le matériau plus sensible et plus accordable.

"L'objectif est de combler le fossé entre la façon dont l'électronique pense, qui est via des électrons, et comment le cerveau pense, qui est via des ions. Ce matériel nous a aidé à trouver un pont potentiel, " dit Hai-Tian Zhang, un boursier postdoctoral Gilbreth au Purdue's College of Engineering et premier auteur de l'article.

À long terme, ce matériel pourrait même apporter la possibilité de "télécharger" votre cerveau, disent les chercheurs.

"Imaginez mettre un appareil électronique dans le cerveau, de sorte que lorsque les fonctions cérébrales naturelles commencent à se détériorer, une personne pourrait toujours récupérer des souvenirs de cet appareil, " dit Shriram Ramanathan, un professeur Purdue en génie des matériaux dont le laboratoire est spécialisé dans le développement de technologies inspirées du cerveau.

« Nous pouvons affirmer avec confiance que ce matériau est une voie potentielle vers la construction d'un appareil informatique qui stockerait et transférerait des souvenirs, " il a dit.

Les chercheurs ont testé ce matériau sur deux molécules :Glucose, un sucre indispensable à la production d'énergie, et la dopamine, un messager chimique qui régule le mouvement, réactions émotionnelles et mémoire.

Parce que les quantités de dopamine sont généralement faibles dans le cerveau, et encore plus bas pour les personnes atteintes de la maladie de Parkinson, la détection de ce produit chimique a été notoirement difficile. Mais la détection précoce des niveaux de dopamine signifierait un traitement plus rapide de la maladie.

"Ce matériau quantique est environ neuf fois plus sensible à la dopamine que les méthodes que nous utilisons actuellement dans les modèles animaux, " dit Alexandre Chubykine, professeur adjoint de sciences biologiques au Purdue Institute for Integrative Neuroscience, basé à Discovery Park.

Le matériau quantique doit sa sensibilité à de fortes interactions entre des électrons dits « corrélés ». Les chercheurs ont d'abord découvert que lorsqu'ils mettaient le matériau en contact avec des molécules de glucose, les oxydes saisiraient spontanément l'hydrogène du glucose via une enzyme. La même chose s'est produite avec la dopamine libérée par une tranche de cerveau de souris.

La forte affinité pour l'hydrogène, comme montré lorsque les chercheurs du Laboratoire national d'Argonne ont créé des simulations des expériences, a permis au matériau d'extraire des atomes par lui-même, sans source d'énergie.

« Le fait que nous n'ayons pas fourni d'énergie au matériau pour qu'il absorbe de l'hydrogène signifie qu'il pourrait apporter de l'électronique de très faible puissance avec une sensibilité élevée, " a déclaré Ramanathan. " Cela pourrait être utile pour sonder des environnements inexplorés, également."

Les chercheurs disent également que ce matériau pourrait détecter les atomes d'une gamme de molécules, au-delà du glucose et de la dopamine. L'étape suivante consiste à créer un moyen pour le matériau de « répondre » au cerveau.