Interface neuronale multi-échelle et multimodale à base de nanoelectronique graphene – GNeuro

Le suivi de l'activité à long terme dans les réseaux de neurones biologiques reste un défi majeur pour de multiples applications (fondamentales et sociétales). Par exemple, l'évolution de l'activité dans le temps peut être révélatrice de processus d'apprentissage et utilisée pour comprendre l'origine de comportements complexes chez les espèces vivantes ; la modification de l'activité sur du long terme peut provenir de maladies dégénératives (par exemple Alzheimer, etc.) qui doivent être mieux comprises ; le développement d'implants neuronaux chroniques pour les patients handicapés ou le traitement de l'épilepsie nécessite le suivi de l'activité cérébrale sur de très longues échelles de temps. Il est donc primordial de développer une méthodologie spécifique qui permettra de suivre l'évolution de l'activité dans les réseaux de neurones biologiques à de multiples échelles spatiales et temporelles. Actuellement, seules l'imagerie calcique et les enregistrements extracellulaires denses permettent d'enregistrer simultanément l'activité de centaines de neurones mais elles sont limitées respectivement par la résolution temporelle ou leur faible biocompatibilité. Le project GNEURO, à l'interface entre les nano et neurosciences, permettra d’implémenter une nouvelle génération d’imageurs bioélectroniques basés sur des matrices denses de transistors à effet de champ en graphene (GFET) qui combinera des techniques d'imagerie optique et d'enregistrement de potentiels extracellulaires pour suivre l'évolution de l'activité in-vitro dans les réseaux neuronaux sur de longues échelles de temps. Cette plateforme relèvera le défi des échelles multiples en offrant à la fois la possibilité d'évaluer les modifications lentes au niveau du réseau, telles que la propagation dendritique ou la réorganisation structurelle du réseau, grâce à l'imagerie optique et l’enregistrement d’événements locaux rapides par des mesures extracellulaires, tels que des potentiels d’action unitaire.