Беспроводное устройство освещает активность нейронов в мозгу

blank

Исследователи-инженеры из Университета Аризоны под руководством профессора биомедицинской инженерии и научного сотрудника факультета Крейга М. Берджа Филиппа Гутруфа создают новые инструменты для метода, называемого оптогенетикой, который направляет свет на определенные нейроны в мозге для возбуждения или подавления активности. Оптогенетические эксперименты направлены на улучшение понимания того, как работает мозг, что позволяет ученым разрабатывать и тестировать потенциальные лекарства от таких болезней, как нейродегенеративные заболевания.

В новой статье, опубликованной в PNAS, исследователи из УАризоны в сотрудничестве с исследователями из Северо-Западного университета продемонстрировали инструмент для непривязанной доставки света, обеспечивающий бесшовную оптогенетику в мозге.

«Этот метод означает, что мы можем использовать оптогенетику без необходимости проникать в череп или ткани мозга, что делает его гораздо менее инвазивным», — сказал Йокубас Аусра, докторант биомедицинской инженерии из лаборатории Гутруфа и первый автор статьи.

Текущие оптогенетические эксперименты, проводимые на животных моделях, включают введение светочувствительного белка, который прикрепляется к определенным нейронам в головном мозге.Затем ученые используют небольшое устройство, чтобы посылать световые импульсы только этим нейронам и модулировать их активность. В зависимости от того, насколько мощный инструмент, основная концепция проста: это почти как использование крошечного высокотехнологичного фонарика.

В новой статье Гутруф и его команда сообщают о первом беспроводном устройстве для транскраниального оптогенетического моделирования, которое может передавать свет через череп, а не физически преодолевать гематоэнцефалический барьер. Транскраниальная техника выполняется с использованием беспроводного устройства без батареек, толщиной с лист бумаги и диаметром около половины десятицентовика, имплантированного прямо под кожу.

«Это важно, потому что, когда оптогенетика становится доступной для людей, у нас есть технология, которая обеспечивает беспрепятственную доставку света к нейронам мозга или позвоночника», — сказал Гутруф, который также является членом института BIO5 при университете. «Это означает, что у нас есть технология-предшественник, которая когда-нибудь сможет помочь справиться с такими состояниями, как эпилепсия или хроническая боль, без инвазивной хирургии и хронического употребления лекарств».

Еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем технология станет доступной для людей. В частности, должен быть достигнут прогресс в методах введения светочувствительных белков в мозг и периферию человека.Между тем, открытие более мощного метода доставки света улучшает способность ученых изучать предметы в более естественных условиях. Поскольку он не требует инвазивных зондов, он также делает оптогенетические исследования более доступными. Теперь даже лаборатории без сложного хирургического оборудования могут помочь продвинуться в этой области.

«Этот инструмент позволяет ученым проводить широкий спектр экспериментов, которые ранее были невозможны», — сказал Гутруф. «Эти возможности позволяют научному сообществу добиться более быстрого прогресса в раскрытии принципов работы мозга, а также в разработке и испытании методов лечения в точных условиях. Это важно для многих областей — например, для того, чтобы дать возможность безмедикаментозной обезболивающей терапии преодолеть опиоидный кризис. . «

Поделиться

Источник