Une équipe de neuroscientifiques et d'ingénieurs électriciens d'Allemagne et de Suisse a développé un implant hautement sensible qui permet de sonder la physiologie du cerveau avec une résolution spatiale et temporelle inégalée. Ils introduisent une aiguille ultra-fine avec une puce intégrée capable de détecter et de transmettre des données de résonance magnétique nucléaire (RMN) à partir de volumes de nanolitres du métabolisme de l'oxygène du cerveau. La conception révolutionnaire permettra des applications entièrement nouvelles dans les sciences de la vie.

Le groupe de chercheurs dirigé par Klaus Scheffler de l'Institut Max Planck de cybernétique biologique et de l'Université de Tübingen ainsi que par Jens Anders de l'Université de Stuttgart a identifié un contournement technique qui comble les limites électrophysiques des méthodes contemporaines d'imagerie cérébrale. Leur développement d'une aiguille de résonance magnétique nucléaire (RMN) monolithique capillaire combine la polyvalence de l'imagerie cérébrale avec la précision d'une technique très localisée et rapide pour analyser l'activité neuronale spécifique du cerveau. « La conception intégrée d'un détecteur de résonance magnétique nucléaire sur une seule puce réduit considérablement les interférences électromagnétiques typiques des signaux de résonance magnétique. Cela permet aux neuroscientifiques de collecter des données précises dans de minuscules zones du cerveau et de les combiner avec des informations provenant de données spatiales et temporelles de la physiologie du cerveau, " explique le chercheur principal Klaus Scheffler. " Avec cette méthode, nous pouvons maintenant mieux comprendre l'activité et les fonctionnalités spécifiques du cerveau."

Selon Scheffler et son groupe, leur invention peut dévoiler la possibilité de découvrir de nouveaux effets ou des empreintes digitales typiques de l'activation neuronale, jusqu'à des événements neuronaux spécifiques dans le tissu cérébral. "Notre configuration de conception permettra des solutions évolutives, ce qui signifie la possibilité d'étendre la collecte de données à partir de plusieurs zones, mais sur le même appareil. L'évolutivité de notre approche nous permettra d'étendre notre plateforme par des modalités de détection supplémentaires telles que des mesures électrophysiologiques et optogénétiques, " ajoute le deuxième chercheur principal Jens Anders.

Les équipes de Scheffler et Anders sont convaincues que leur approche technique peut aider à démêler les processus physiologiques complexes au sein des réseaux neuronaux du cerveau et qu'elle peut découvrir des avantages supplémentaires qui peuvent fournir des informations encore plus approfondies sur la fonctionnalité du cerveau. Avec leur objectif principal de développer de nouvelles techniques capables de sonder spécifiquement la composition structurelle et biochimique du tissu cérébral vivant, leur dernière innovation ouvre la voie à de futures techniques de cartographie hautement spécifiques et quantitatives de l'activité neuronale et des processus bioénergétiques dans les cellules du cerveau.