Une équipe de neuro-ingénieurs de l’université Rice a mis au point un capteur capable d’enregistrer l’activité des neurones de la moelle épinière dans un modèle animal en mouvement libre. Crédit : Jeff Fitlow/université Rice
Les technologies implantables ont considérablement amélioré notre capacité à étudier et même à moduler l’activité des neurones du cerveau, mais les neurones de la moelle épinière sont plus difficiles à étudier en action.
« Si nous comprenions exactement comment les neurones de la moelle épinière traitent les sensations et contrôlent les mouvements, nous pourrions développer de meilleurs traitements pour les maladies et les lésions de la moelle épinière », a déclaré Yu Wu, un chercheur scientifique qui fait partie d’une équipe de neuro-ingénieurs de l’Université Rice travaillant sur une solution à ce problème.
« Nous avons développé un minuscule capteur, spinalNET, qui enregistre l’activité électrique des neurones spinaux lorsque le sujet effectue une activité normale sans aucune contrainte », a déclaré Wu, qui est l’auteur principal d’une étude sur le capteur publiée dans Rapports de cellules« Être capable d’extraire de telles connaissances est une première étape, mais elle est importante, pour développer des remèdes pour des millions de personnes souffrant de maladies de la moelle épinière. »
Selon l’étude, le capteur a été utilisé pour enregistrer l’activité neuronale dans la moelle épinière de souris se déplaçant librement pendant des périodes prolongées et avec une grande résolution, en suivant même le même neurone sur plusieurs jours.
« Jusqu’à présent, la moelle épinière était plus ou moins une boîte noire », explique Lan Luan, professeur associé de génie électrique et informatique et auteur correspondant de l’étude. « Le problème est que la moelle épinière bouge énormément pendant une activité normale. Chaque fois que vous tournez la tête ou que vous vous penchez, les neurones spinaux bougent également. »
Yu Wu, chercheur à l’université Rice, tient spinalNET, un capteur cent fois plus petit que la largeur d’un cheveu et presque aussi mou que du tissu nerveux. Crédit : Jeff Fitlow/université Rice
Lors de tels mouvements, des capteurs rigides implantés dans la moelle épinière perturbent inévitablement, voire endommagent, ce tissu fragile. SpinalNET, en revanche, est cent fois plus petit que la largeur d’un cheveu, ce qui le rend extrêmement souple et flexible, presque aussi souple que le tissu nerveux lui-même.
« Cette flexibilité lui confère la stabilité et la biocompatibilité dont nous avons besoin pour enregistrer en toute sécurité les neurones spinaux pendant les mouvements de la moelle épinière », a déclaré Chong Xie, professeur associé de génie électrique et informatique et de bio-ingénierie et auteur correspondant de l’étude. « Avec spinalNET, nous avons pu obtenir des signaux à faible bruit provenant de centaines de neurones. »
La moelle épinière joue un rôle essentiel dans le contrôle des mouvements et d’autres fonctions vitales. La capacité d’enregistrer les neurones spinaux avec une résolution spatiale et temporelle précise pendant les mouvements sans restriction offre un aperçu des mécanismes qui rendent cela possible. Grâce à spinalNET, les chercheurs ont pu déterminer que les neurones spinaux du générateur de motifs centraux (le circuit neuronal qui peut produire des motifs moteurs rythmiques tels que la marche en l’absence d’informations temporelles spécifiques) semblent être impliqués dans bien plus que le mouvement rythmique.
« Certains d’entre eux sont fortement corrélés avec le mouvement des jambes, mais étonnamment, de nombreux neurones n’ont aucune corrélation évidente avec le mouvement », a déclaré Wu. « Cela indique que le circuit spinal contrôlant le mouvement rythmique est plus compliqué que nous le pensions. »
Les chercheurs ont déclaré qu’ils espéraient contribuer à élucider une partie de cette complexité dans des recherches futures, en s’attaquant à des questions telles que la différence entre la façon dont les neurones spinaux traitent le mouvement réflexe (être surpris, par exemple) et l’action volontaire.
« Outre les connaissances scientifiques, nous pensons qu’à mesure que la technologie évolue, elle présente un grand potentiel en tant que dispositif médical pour les personnes souffrant de troubles et de lésions neurologiques de la moelle épinière », a déclaré Luan.
Plus d’information:
Yu Wu et al, Électrodes ultraflexibles pour l’enregistrement de l’activité neuronale dans la moelle épinière de la souris pendant le comportement moteur, Rapports de cellules (2024). DOI: 10.1016/j.celrep.2024.114199
Fourni par l’Université Rice
Citation:Un capteur de taille nanométrique pourrait contribuer à faire progresser le traitement des maladies et des blessures de la moelle épinière (2024, 11 juillet) récupéré le 11 juillet 2024 à partir de
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