Les chercheurs déploient un ensemble de bobines microscopiques pour créer un champ magnétique et stimuler des neurones individuels. Le champ magnétique peut induire un champ électrique dans tous les neurones proches, le même effet créé par une électrode mais beaucoup plus précis. Ils ont utilisé un ensemble de huit bobines, qui, combinées, peuvent induire des champs électriques en utilisant beaucoup moins de courant par bobine, et ont utilisé des matériaux magnétiques doux, qui augmentent la force magnétique des bobines. Les chercheurs ont construit un prototype de leur réseau de bobines, appelé MagPatch, et l’ont encapsulé dans un revêtement biocompatible.
La stimulation neuronale est une technique médicale utilisée pour traiter de nombreuses maladies affectant le système nerveux. Il s’agit d’appliquer de l’énergie aux neurones pour les encourager à se développer et à établir des liens avec leurs voisins. Les traitements de l’épilepsie peuvent souvent inclure une stimulation neuronale, et des traitements similaires existent pour la maladie de Parkinson, la douleur chronique et certaines maladies psychiatriques.
Dans le Journal de la science et de la technologie du vide Apar AIP Publishing, des chercheurs de l’Université du Minnesota ont déployé un ensemble de bobines microscopiques – des microbobines – pour créer un champ magnétique et stimuler des neurones individuels.
Les dispositifs existants sont efficaces, mais manquent de la précision nécessaire à certaines applications, telles que les implants cochléaires ou les stimulateurs du nerf vague.
“Il existe plusieurs appareils de neurostimulation sur le marché – certains sont déjà approuvés par la FDA pour les essais sur des patients, d’autres sont en attente d’approbation”, a déclaré l’auteur Renata Saha. “Mais chacun d’eux a une mise en garde : ils stimulent une large population de neurones, y compris les cellules voisines qui ne sont pas censées être stimulées. L’industrie des dispositifs médicaux est à la recherche d’un dispositif ou d’une technique capable de stimuler les neurones au niveau d’une cellule unique. résolution.”
Au lieu d’utiliser une électrode, Saha et son équipe se sont tournés vers des bobines de fil magnétiques. Il y a plus de deux siècles, le physicien Michael Faraday a décrit comment le courant électrique traversant une bobine de fil peut créer un champ magnétique. Ce champ magnétique peut alors induire un champ électrique dans tous les neurones proches – le même effet créé par une électrode mais beaucoup plus précis. Cependant, cette technique présente un inconvénient majeur.
“Pour atteindre le seuil souhaité de champ électrique capable de stimuler les neurones, la quantité de courant que ces microbobines doivent piloter est extrêmement élevée”, a déclaré Saha. “C’est presque trois fois la quantité de courant nécessaire pour alimenter une électrode pour atteindre le même seuil.”
Pour résoudre ce problème, l’équipe a apporté deux améliorations. Premièrement, plutôt qu’une seule microbobine, ils ont utilisé un ensemble de huit bobines, qui, combinées, peuvent induire des champs électriques en utilisant beaucoup moins de courant par bobine. Les auteurs ont encore amélioré ces réseaux de microbobines en employant des matériaux magnétiques doux, qui augmentent la force magnétique des bobines.
“L’ajout de ces matériaux magnétiques doux au cœur des microbobines augmente le champ électrique sans qu’il soit nécessaire d’augmenter le courant traversant les microbobines”, a déclaré Saha.
Les chercheurs ont construit un prototype de leur réseau de bobines, appelé MagPatch, et l’ont encapsulé dans un revêtement biocompatible. Ils l’ont ensuite testé avec des cellules de neuroblastome humain pour démontrer son efficacité. Les cellules ont été affectées par les champs magnétiques sans être endommagées par le revêtement, ce qui suggère la possibilité d’utiliser ce dispositif en milieu clinique.
Les auteurs prévoient de continuer à développer et à tester le dispositif MagPatch pour garantir sa sécurité et son utilité. Ils espèrent que cela contribuera à améliorer la prochaine génération d’implants cochléaires.
2024-04-24 04:05:16
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