Ce robot mou se déploie à l’intérieur du crâne

Un robot mou ressemblant à une pieuvre peut se déployer à l’intérieur du crâne au-dessus du cerveau, selon une nouvelle étude. Selon les chercheurs, le nouveau gadget pourrait conduire à des moyens peu invasifs d’étudier le cerveau et d’implanter des interfaces cerveau-ordinateur.

Afin d’analyser le cerveau après des blessures traumatiques, d’aider à traiter des troubles tels que des convulsions et d’intégrer des interfaces cerveau-ordinateur, les scientifiques posent parfois des grilles d’électrodes sur la surface du cerveau. Ces grilles d’électrocorticographie peuvent capturer des enregistrements de signaux cérébraux de meilleure qualité que les données d’électroencéphalographie recueillies par des électrodes sur le cuir chevelu, et elles sont également moins invasives que les sondes collées dans le cerveau.

Cependant, placer des grilles d’électrocorticographie sur le cerveau implique généralement de créer des ouvertures dans le crâne au moins aussi grandes que ces matrices, laissant des trous jusqu’à 100 centimètres carrés. Ces opérations chirurgicales peuvent entraîner de graves complications, telles que l’inflammation et la cicatrisation.

Les scientifiques ont maintenant développé un nouveau robot mou qu’ils peuvent placer dans le crâne à travers un petit trou. Lors d’expériences sur un mini-cochon, ils ont montré que l’appareil pouvait se déployer comme un navire dans une bouteille pour déployer une grille d’électrocorticographie de 4 centimètres de large, le tout s’insérant dans un espace d’environ 1 millimètre de large seulement. Cela “a permis à l’implant de naviguer dans l’espace étroit entre le crâne et le cerveau”, explique l’auteur principal de l’étude Stéphanie Lacour, ingénieur neurologique et directeur de l’Institut Neuro-X de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse.

Électrodes déployables pour la craniochirurgie mini-invasivewww.youtube.com

Les chercheurs ont créé le réseau en évaporant des électrodes en or flexibles de moins de 400 micromètres d’épaisseur sur du caoutchouc de silicone souple et flexible de qualité médicale. Le réseau avait six bras en spirale qui maximisaient sa surface et donc le nombre d’électrodes en contact avec le cerveau.

Les scientifiques ont plié le réseau à l’intérieur d’un tube cylindrique qui a ensuite été inséré à travers un trou dans le crâne. Ils ont déployé le réseau en insérant une solution aqueuse qui a fait « se retourner » ou se retourner chaque bras en spirale en 30 à 40 secondes.

Lorsque les chercheurs ont stimulé électriquement le museau du mini-cochon, le réseau a réussi à capturer l’activité cérébrale liée aux sensations. À l’avenir, Lacour et ses collègues veulent créer des réseaux capables de détecter les ondes cérébrales et également de stimuler le cerveau, note-t-elle.

Les capteurs du réseau surveillaient la pression de fluide rencontrée par chaque bras en temps réel. Ces capteurs ont permis de s’assurer que les bras ne poussaient pas avec trop de force lors de leur déploiement.

“Nous n’avons pas rencontré de problèmes de résistance lors du déploiement, mais c’est certainement un point à explorer davantage avec cette technologie”, déclare Lacour. “Le gonflement de la jambe pendant le déploiement doit être maintenu au minimum afin de ne pas comprimer le cerveau et de provoquer des dommages irréversibles.”

Les scientifiques avaient exploré l’idée d’enrouler chaque bras du réseau. Cependant, plus le bras était long, plus il devenait épais lorsqu’il était enroulé. Si un bras enroulé devient trop épais, il prendra trop de place pour se déployer facilement. En revanche, la technique d’éversion utilisée dans la nouvelle étude n’a pas une telle limite de taille. En théorie, l’éversion pourrait aider à déployer une grille qui pourrait couvrir toute la surface du cerveau, disent les chercheurs.

Une spin-off de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne appelée Neurosoft Bioelectronics a maintenant pour objectif d’amener cette invention à la clinique. La spin-off a récemment reçu 2,5 millions de francs suisses (près de 2,8 millions de dollars américains) de l’agence suisse de l’innovation Innosuisse.

“L’implant déployable dans notre étude actuelle est une preuve de concept”, déclare Lacour. “Avant qu’elle puisse être utilisée dans un contexte clinique, beaucoup de travail est nécessaire pour traduire et adapter la technologie aux exigences de qualité médicale. Mais la recherche a des applications passionnantes dans les interfaces cerveau-ordinateur et les implants de surveillance pour l’épilepsie.

Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne le 10 mai dans le journal Robotique scientifique.