Des chercheurs japonais ont décrit un nouveau dispositif implantable pas plus gros que la largeur d'une pièce de monnaie qui peut être utilisé pour contrôler les schémas cérébraux. Le dispositif, signalé dans Avances AIP , convertit la lumière infrarouge en lumière bleue pour contrôler l'activité neuronale, et est le biodispositif optique sans fil le plus petit et le plus léger jamais signalé.

Depuis des siècles, il est connu que les produits chimiques peuvent modifier le comportement neuronal. Le domaine de l'optogénétique a prouvé que le comportement neuronal peut également être modifié par la simple lumière. On sait maintenant que la lumière peut activer certaines protéines du cerveau pour modifier les schémas cérébraux. Par conséquent, les scientifiques ont implanté des dispositifs optiques pour contrôler avec succès le comportement des rongeurs en utilisant rien de plus que la lumière de longueurs d'onde spécifiques comme stimulus. Cependant, les appareils sont souvent encombrants, comme porter un casque de football ou quelque chose de plus lourd, et causer de l'inconfort et de la détresse aux animaux.

Takashi Tokuda, professeur agrégé à l'Institut des sciences et technologies de Nara (NAIST), a étudié des moyens de miniaturiser les dispositifs optiques implantables. "La taille est toujours le défi. Personne n'aime avoir de gros implants, " il dit.

La miniaturisation des dispositifs implantables a été entravée par une dépendance à l'électromagnétisme. Dans de tels appareils, la tension et le courant diminuent avec une réduction de la taille, limitant ainsi la puissance. D'autre part, dans les appareils qui dépendent du photovoltaïque, la tension reste inchangée lorsque la taille est réduite.

Le nouveau dispositif fabriqué par l'équipe de recherche de Tokuda utilise un semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire qui contrôle l'énergie photovoltaïque. "Nous avons intégré deux ensembles de cellules photovoltaïques sur des puces semi-conductrices. Dix cellules ont été intégrées pour l'alimentation, et sept cellules de polarisation, " il a dit.

L'appareil comprend une puce LED InGan, ce qui fait que l'appareil émet une lumière bleue. Une caractéristique plus distinctive de l'appareil, cependant, est qu'il peut être activé avec la lumière infrarouge. L'infrarouge est utilisé dans de nombreuses luminothérapies, car il peut pénétrer profondément dans le corps, alors que la lumière bleue ne peut pas aller beaucoup plus loin que la surface. Par conséquent, le dispositif peut être implanté à plusieurs centimètres dans le corps.

À seulement 1 mm ³ et 2,3 mg, le volume et le poids de l'appareil sont presque d'un ordre de grandeur par rapport à tout autre appareil signalé, ce qui a conduit Tokuda à l'appeler "le plus petit stimulateur neuronal optique sans fil au monde".

À la fois, Tokuda reconnaît que l'appareil a besoin de modifications avant d'atteindre son plein potentiel.

"L'appareil ne peut être appliqué que pour les stimulations par impulsions et nécessite un temps de charge pour chaque stimulation. La plupart des optogénétiques utilisent des impulsions multiples. Nous devons améliorer l'efficacité de la réception et de la conversion de puissance, " il a dit.