Le cerveau humain reste en grande partie une boîte noire :comment le réseau de signaux électriques rapides se transforme en pensée, le mouvement et la maladie restent mal compris. Mais c'est électrique, afin qu'il puisse être piraté - la question est de trouver un moyen facile de manipuler la signalisation électrique entre les neurones.

Une nouvelle étude de l'Université de Chicago montre à quel point des fils alimentés par la lumière pourraient être fabriqués à partir de silicium pour fournir ces signaux électriques. Publié le 19 février dans Nature Nanotechnologie , l'étude offre une nouvelle voie pour faire la lumière sur - et peut-être un jour traiter - les troubles cérébraux.

Il y a dix ans, le monde de la science était vivant avec des spéculations sur une technique récemment découverte appelée optogénétique, qui manipulerait l'activité neuronale avec la lumière. Le problème, c'est qu'il faut le faire avec la génétique :insérer un gène dans une cellule cible qui la ferait réagir à la lumière. D'autres façons de moduler les neurones ont depuis été suggérées, mais une alternative parfaite reste insaisissable.

Une équipe dirigée par Asst. Le professeur Bozhi Tian a construit de minuscules fils précédemment conçus pour les cellules solaires. Ces nanofils sont si petits que des centaines d'entre eux pourraient s'asseoir côte à côte sur le bord d'une feuille de papier, les mettant à la même échelle que les parties des cellules avec lesquelles ils essaient de communiquer.

Ces nanofils combinent deux types de silicium pour créer un petit courant électrique lorsqu'ils sont frappés par la lumière. Or, diffusé par un procédé spécial sur la surface du fil, agit comme un catalyseur pour favoriser les réactions électrochimiques.

"Quand le fil est en place et illuminé, la différence de tension entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule est légèrement réduite. Cela abaisse la barrière pour que le neurone envoie un signal électrique à ses cellules voisines, " dit Tian.

L'équipe a testé l'approche avec des neurones de rat cultivés en laboratoire, et ont vu qu'ils pouvaient en effet déclencher des neurones pour déclencher ces signaux électriques.

"Ce qui est bien, c'est que l'or et le silicium sont des matériaux biologiquement compatibles, " a déclaré l'étudiant diplômé Ramya Parameswaran, le premier auteur de l'étude. "Aussi, après leur injection dans le corps, des structures de cette taille se dégraderaient naturellement en quelques mois."

« C'est une approche fondamentale mais très prometteuse, " a déclaré Tian. Ils prévoient ensuite de tester le système sur des animaux, ce qui pourrait à la fois aider les chercheurs à mieux comprendre comment ces signaux électriques fonctionnent dans le cerveau et suggérer des moyens de résoudre des problèmes comme la maladie de Parkinson ou les troubles psychiatriques.