Des chercheurs sont parvenus à mettre au point des neurones artificiels sur des puces en silicium qui se comportent exactement comme des neurones biologiques. Cet exploit pourrait permettre d’offrir des soins aux personnes atteintes de maladies chroniques telle que la maladie d’Alzheimer, l’insuffisance cardiaque et d’autres maladies de dégénérescence neuronale.

Cette étude européenne est dirigée par l’Université britannique de Bath et comprend des chercheurs des universités de Zurich, Bristol et Auckland. Alain Nogaret, chercheur au département de physique de l’Université de Bath explique que jusqu’à présent les neurones étaient comme des boîtes noires, mais ils sont parvenus à ouvrir ces boîtes noires et à regarder à l’intérieur. Ainsi, ils ont pu développer une méthode efficace pour reproduire les propriétés électriques des neurones dans les moindres détails.

Cela fait des décennies que le milieu de la santé cherche à concevoir des neurones artificiels répondant aux signaux électriques du système. Pour la première fois, cette équipe de chercheur est parvenu à modéliser des équations expliquant de quelle façon les neurones réagissent aux stimuli électriques envoyés par les autres nerfs. Cette tâche était très complexe car les réponses ne sont pas linéaires, ainsi, un signal trois fois plus fort ne provoquera pas une réaction trois fois plus forte. Il est donc difficile de prévoir la réaction.

Les puces de silicium développées par les chercheurs sont capables de modéliser avec précision les canaux ioniques biologiques et peuvent imiter les neurones réels face à de nombreux stimuli. Il est donc possible de les utiliser pour réparer les bio-circuits malades en reproduisant la fonction des neurones endommagés, permettant ainsi de rétablir les fonctions corporelles perdues. Il serait par exemple possible de réparer les lésions nerveuses de la colonne vertébrale. Évidemment, les chercheurs ne prévoient pas de reconstruire un cerveau entier, ni même d’y implanter directement les puces de silicium. L’objectif est plutôt de les brancher sur le système nerveux afin de recevoir les signaux électriques émis par les cellules nerveuses voisines pour ensuite envoyer de nouveaux signaux ailleurs dans le corps.

Selon les chercheurs, leur recherche a apporté trois grandes percées. Premièrement, la capacité d’estimer avec une grande fiabilité les paramètres précis contrôlant le comportement des neurones. Deuxièmement, la capacité de concevoir des modèles physiques et démontrer leur capacité à imiter le comportement d’authentiques neurones vivants. Troisièmement, la grande flexibilité de leur modèle permettant d’inclure de nombreuses fonctions d’une gamme de neurones complexes de mammifères.

Ces puces ont notamment été testées sur des rats souffrants d’insuffisance cardiaque. Les neurones à la base du cerveau ne fonctionnaient pas correctement et envoyaient des mauvais signaux au cœur. Ce dernier ne pompait donc pas assez fort. En implantant ces puces sur le crâne des rats, les chercheurs sont parvenus à les soigner.

Les chercheurs pensent déjà à l’étape suivante : adapter leur modèle à des bio circuits de neurones plus complexes. Ils pourraient ainsi pallier à la défaillance des neurones pour des maladies telles que l’épilepsie ou Alzheimer. En attendant, ils se préparent à tester leur modèle actuel sur l’Homme.