« Systèmes sensoriels/Implants Neurosensoriels » : différence entre les versions

Un grand défi pour les implants rétiniens provient de la densité spatiale extrêmement élevée des cellules nerveuses dans la rétine humaine. Il y a environ 125 millions de photorécepteurs (bâtonnets et cônes) et 1,5 million de cellules ganglionnaires dans la rétine humaine, à l’opposé de seulement environ 15 000 cellules ciliées dans la cochlée humaine [5] [6]. Dans la fovéa, où l’acuité visuelle est la plus élevée, jusqu’à 150’000 cônes sont situés sur un millimètre carré. Bien qu'au total il y ait beaucoup moins de CGR par rapport aux photorécepteurs, leur densité dans la zone fovéale est proche de celle des cônes, ce qui représente un défi considérable pour le traitement des cellules nerveuses avec une résolution spatiale suffisamment élevée au moyen d’électrodes artificielles. Pratiquement toutes les expériences scientifiques actuelles sur les implants rétiniens utilisent des matrices de micro-électrodes (MEA: multi-electrode array) pour stimuler les cellules de la rétine. Les MEA à haute résolution atteignent un espacement inter-électrodes d'environ 50 micromètres, ce qui donne une densité d'électrodes de 400 électrodes par millimètre carré. Par conséquent, une association 1:1 entre électrodes et photorécepteurs ou CGR est impossible dans la zone fovéale avec les technologies conventionnelles pour électrodes. Cependant, la densité spatiale des photorécepteurs ainsi que celle des CGR diminuent rapidement vers les régions externes de la rétine, ce qui facilite la stimulation individuelle entre électrodes et cellules nerveuses périphériques [7]. Un autre défi consiste à faire fonctionner les électrodes dans des limites de sécurité. Imposer des densités de charge supérieures à 0,1 mC / cm² peut endommager le tissu nerveux [7]. Généralement, plus une cellule est éloignée de l'électrode de stimulation, plus l'amplitude du courant nécessaire à la stimulation de la cellule est grande. En outre, plus le seuil de stimulation est bas, plus l'électrode peut être conçue petite et plus les électrodes peuvent être placées de manière compacte sur les MEA, améliorant ainsi la résolution de stimulation spatiale. Le seuil de stimulation est défini comme la puissance de stimulation minimale nécessaire pour déclencher une réponse nerveuse dans au moins 50% des pulses de stimulation. Pour ces raisons, l’un des principaux objectifs de la conception d’implants rétiniens est d’utiliser un courant de stimulation aussi faible que possible tout en garantissant une stimulation fiable (c’est-à-dire la génération d’un potentiel d’action dans le cas des cellules CGR) de la cellule cible. Ceci peut être réalisé en plaçant l'électrode aussi près que possible de la cellule cible qui réagit le plus à un pulse de champ électrique appliqué. Une autre possibilité pour achever ceci consiste à faire pousser les projections des cellules, telles que les dendrites et / ou les axones, sur l'électrode, ce qui permet une stimulation de la cellule avec des courants très faibles et bien que le corps de la cellule soit situé loin. En outre, un implant fixé à la rétine suit automatiquement les mouvements du globe oculaire. Bien que cela comporte des avantages importants, cela signifie également que toute connexion à l'implant - pour ajuster les paramètres, lire les données ou fournir une alimentation externe pour la stimulation - nécessite un câble qui se déplace avec l'implant. Lorsque nous bougeons les yeux environ trois fois par seconde, le câble est exposé et les connexions sont soumises à de fortes contraintes mécaniques. Pour un appareil qui doit fonctionner pendant toute une vie sans intervention extérieure, ceci pose un défi de taille aux matériaux et aux technologies concernés.▼