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Des scientifiques procèdent à l’ingénierie inverse de cerveaux d’animaux pour créer des yeux prothétiques bioniques

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En utilisant les neurosciences, la thérapie génique et l’optogénétique, deux chercheurs de l’Université Cornell ont créé une prothèse oculaire bionique capable de restaurer une vision presque normale chez les animaux aveuglés par des rétines détruites.

Nous avons longuement discuté des yeux bioniques, mais pour la plupart, ils ont été stupide prothèses — des puces qui se connectent aux cellules ganglionnaires derrière la rétine, qui sont l’interface entre la rétine et le nerf optique. Ces puces reçoivent des stimuli optiques (via un capteur CMOS par exemple) qu’elles transmettent sous forme de signaux électriques aux cellules ganglionnaires. Ces yeux prothétiques peuvent produire un champ en niveaux de gris à basse résolution que le cerveau peut ensuite interpréter – ce qui est probablement mieux que d’être complètement aveugle – mais ils ne restaurent pas réellement vue.

Cependant, l’œil prothétique Cornell, développé par Sheila Nirenberg et Chethan Pandarinath, est un analogue beaucoup plus proche d’un œil réel. Sa construction et sa mise en œuvre sont assez complexes, alors soyez indulgents avec moi.

Comparaison de différentes technologies prothétiques œil/rétine

Premièrement, la thérapie génique est utilisée pour fournir des protéines spéciales à la rétine endommagée du patient (c’est-à-dire causée par des maladies dégénératives, telles que la dégénérescence maculaire ou la rétinopathie diabétique). En utilisant optogénétiqueces protéines ont été modifiées afin qu’elles soient sensibles à la lumière – ce ne sont pas tout à fait des bâtonnets et des cônes, mais ils vont dans le même sens.

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La prochaine étape est la partie intelligente/unique. Depuis des années, Nirenberg travaille sur le décodage des signaux envoyés par la rétine au cerveau. Il y a un an, elle a déchiffré ce code. À l’époque, elle n’avait déchiffré que le code utilisé par la rétine de la souris, mais maintenant elle a également déchiffré le code du singe – et la rétine d’un singe est très similaire à la nôtre.

Ce n’est pas la percée ici, cependant : Nirenberg et Pandarinath ont maintenant pris le code de la rétine de la souris et a développé une prothèse de travailrestaurant complètement la vision d’une souris.

La prothèse contient une caméra pointée vers l’avant, un SoC Texas Instruments OMAP 3530 (système sur puce) et un minuscule pico projecteur DLP. Le SoC convertit la sortie de la caméra en données codées que le cerveau de la souris peut comprendre, puis le projecteur est utilisé pour transmettre ces données aux protéines optogénétiques précédemment placées dans la rétine à l’aide de la thérapie génique. Les protéines optogénétiques transmettent ensuite le signal codé au cerveau, via les cellules ganglionnaires et le nerf optique. Voilà : vision restaurée (niveaux de gris).

Oeil bionique prothétique, méthodes optogénétiques codées par rapport aux anciennes méthodes simples

Dans l’image ci-dessus, vous pouvez voir à quel point l’œil prothétique de Nirenberg et Pandarinath est efficace. La rangée du haut est ce que verrait un œil de souris normal (juste avant qu’il ne soit mangé, apparemment), et la deuxième rangée montre les images produites par l’œil prothétique. Le coin inférieur droit montre l’image que votre œil verrait s’il n’avait reçu que la thérapie génique optogénétique, et aucun des trucs fantaisistes de caméra/codage neuronal.

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Une configuration oculaire prothétique bioniqueUne fois le code de la rétine du singe élaboré, l’étape suivante consiste à construire une paire de lunettes avec tout l’équipement prothétique intégré (photo de droite). Avant que les tests sur l’homme puissent avoir lieu, l’étape de la thérapie génique doit être approuvée – mais comme des thérapies géniques similaires ont déjà été approuvées, les chercheurs semblent convaincus que les essais sur l’homme pourraient commencer dans 1 ou 2 ans.

Pour plus d’informations, regardez la vidéo TED ci-dessous, frapper le document de recherche (ce qui est gratuit pour le moment, mais peut ne pas le rester), ou lire notre histoire précédente sur le décodage des signaux du nerf optique.

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