Un cerveau vivant contrôlé par des neurones artificiels ? Cette percée ouvre une voie inédite

Alors qu'un groupe de recherche de l'Université du Massachusetts à Amherst avait présenté, il y a quelques mois, un neurone artificiel à très basse tension qui pouvait communiquer avec des cellules vivantes, c'est une équipe d'ingénieurs de l'Université Northwestern, dirigée par Mark Hersam, qui vient d'annoncer la mise au point de neurones artificiels imprimés qui activent des tissus cérébraux chez la souris. Leurs travaux ont été publiés dans Nature Nanotechnology.

Concrètement, dans les deux cas, les chercheurs ont utilisé des microélectrodes pour capter l'activité des cellules et la convertir ensuite en données interprétables par un système artificiel.

C'est la première fois qu'un tel échange bidirectionnel est démontré de manière stable et contrôlée, ce qui ouvre des perspectives révolutionnaires en matière de traitement des maladies neurologiques et de conception d'ordinateurs à très faible consommation d'énergie.

Un nouvel horizon pour la médecine neurologique

En pratique, cela signifie qu'un neurone artificiel peut désormais stimuler une cellule cérébrale vivante et qu'en retour, une cellule cérébrale vivante peut modifier le comportement d'un système artificiel. C'est donc un bouclage abouti entre la biologie et la technologie qui a été opéré.

Dès lors, cette avancée pourrait transformer en profondeur la façon de soigner les maladies neurologiques. À terme, la conception d'implants intelligents pouvant s'adapter en temps réel à l'activité cérébrale d'un patient permettrait de mettre au point des traitements personnalisés et nettement plus précis.

Il deviendrait alors potentiellement possible de réparer les circuits neuronaux endommagés après un AVC, ou de compenser certaines fonctions perdues par les malades atteints de parkinsonisme.

Pour se rapprocher d'un modèle biologique, l'équipe dirigée par Mark Hersam a développé des neurones artificiels à l'aide de matériaux souples et imprimables qui imitent mieux la structure et le fonctionnement du cerveau. Cette avancée repose sur une série d'encres électroniques. © Mark Hersam, Université Northwestern

Vers l'informatique frugale

C'est également une révolution pour l'informatique, et plus particulièrement pour l’intelligence artificielle car les puces actuelles consomment énormément d'énergie, alors que le cerveau humain est un modèle de sobriété.

Les chercheurs de l'Université Northwestern soulignent que leur approche, fondée sur des matériaux imprimables, pourrait inspirer une nouvelle génération de matériel informatique à très basse consommation d'énergie.

L'équipe de l'Université du Massachusetts à Amherst insiste, quant à elle, sur le très faible niveau de tension de son neurone artificiel, proche de 0,1 volt, qui pourrait nourrir la recherche sur des ordinateurs frugaux inspirés du cerveau.

Pour autant, si ces premières communications entre neurones artificiels et biologiques constituent incontestablement une percée remarquable, la technologie n'en est encore qu'à ses débuts. Les expériences ont été effectuées en laboratoire, sur des cultures cellulaires simples. Le passage à des systèmes plus complexes, pouvant déboucher sur des applications concrètes et industrialisables, nécessitera encore des années de recherche.