Stratégies magnétiques pour le contrôle du système nerveux

Article original :  Annual Review of Neuroscience

 

Michael G Christiansen ¹, Alexander W Senko ², Polina Anikeeva ²

¹Department of Health Sciences and Technology, Swiss Federal Institute of Technology, 8093 Zürich, Switzerland

²Department of Materials Science and Engineering, Research Laboratory of Electronics, and McGovern Institute for Brain Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA; email: anikeeva@mit.edu

 

• DOI: 10.1146/annurev-neuro-070918-050241

 

Résumé

Les champs magnétiques traversent les tissus sans être atténués et sans produire d'effets nocifs, ce qui motive leur utilisation comme moyen sans fil et peu invasif de contrôler l'activité neuronale. Nous passons ici en revue les mécanismes et les techniques qui couplent les champs magnétiques aux changements de potentiels électrochimiques à travers les membranes neuronales. La magnétoréception biologique, bien qu'incomplètement comprise, est abordée comme une source d'inspiration potentielle. L'émergence des propriétés magnétiques dans les matériaux est examinée afin de clarifier la distinction entre les biomolécules contenant des métaux de transition et les nanoparticules de ferrite qui présentent des moments nets importants. Nous décrivons les développements récents dans l'utilisation de nanomatériaux magnétiques comme transducteurs convertissant les stimuli magnétiques en formes facilement perceptibles par les neurones et discutons des possibilités de contrôle multiplexé et bidirectionnel ainsi que des défis posés par la livraison au cerveau. La variété des conditions de champ magnétique et des mécanismes par lesquels elles peuvent être couplées à des cascades de signalisation neuronale souligne l'intérêt d'un échange continu entre la physique du magnétisme et la neurobiologie. 

Mot clés : 

magnetic field, neuromodulation, magnetoreception, magnetic stimulation, magnetic nanoparticles