Nedědičné fotoakustické vzrušení solitárních nervových buněk optoakustickým emitorem z kuželového vlákna

Negenetická fotoakustická stimulace jednotlivých neuronů optickým emitorem se zúženým vláknem

Neuromodulace při vysokém prostorovém rozlišení je důležitá pro postupující porozumění obvodům mysli i při léčbě neurologických onemocnění. Zde je založen optoakustický emitor z kuželového vlákna (TFOE) pro vzrušení solitárních nervových buněk i subcelulárních struktur. TFOE umožnil asimilaci se záznamem bodové svorky a zavedl buněčně specifické působení excitačních i represivních nervových buněk na fotoakustické vzrušení. TFOE poskytuje negenetický jednobuněčný i subcelulární inflexní systém, který může ztratit zcela nová chápání přímo do systému ultrazvukové neurostimulace.

Neuromodulace při vysokém prostorovém rozlišení byla ve skutečnosti zásadní metodou pro řešení neurologických onemocnění, stejně jako pro postupné základní porozumění v oblasti neurovědy, střelba malého počtu obyvatel nebo snad solitérních nervových buněk může zejména změnit chování zvířat nebo stav mysli. Optogenetika je efektivní přístup se schopností regulovat lidský nervový úkol u potkanů, přesto jeho poptávka po virové transfekci omezuje jeho použití u nelidských primátů iu lidí. Jako rychle se rozšiřující metoda se koncentrovaný ultrazvuk skutečně používá v nesčetných aplikacích neuromodulace mysli. Standardní piezoelektrické převodníky však poskytují prostorové rozlišení několika milimetrů. Jedná se navíc o testování přímočarého elektrofyziologického působení buněk pod ultrazvukovým vzrušením s využitím celofázové patch-clampové elektrofyziologie, což je zlatá typická strategie pro vysoce věrné hodnocení biofyzikálních zařízení neuromodulace. Stále se hledají nové přístupy s důležitými kapacitami, které zahrnují solitární i subcelulární přesnost i asimilaci záznamu elektrofyziologie solitárních buněk, aby bylo možné porozumět mechanickému vzrušení na úrovni solitárních buněk a zajistit vysokou přesnost pro možné profesionální aplikace.

Ve zcela novém článku vydaném v Světelná věda a aplikace, skupina vědců, vedená profesory Chen Yangem a Ji-xin Chengem z Bostonské univerzity, založili optoakustický vysílač kónických vláken (TFOE), který využívá optoakustický výsledek a vytváří akustickou oblast lokálně do 40 μm , pro fotoakustické nervové vzrušení v solitární buňce a také podsklepený stupeň. Podstatné inovace TFOE jak v prostorovém rozlišení, tak v efektivitě optoakustické konverze jsou dosaženy designem vláken, úpravou produktu a zcela novým přístupem k depozici. Prostorově projevovali akustické vzrušení s nevídanou přesností. Osamělý akustický puls s periodou sub-mikrosekundy produkovanou TFOE dočasně účinně zapnul nervové buňky, které byly objeveny jako nejrychlejší akustické stimulace pro efektivní neuromodulaci. Důležité je, že akustická vlna blízká oblasti produkovaná TFOE umožnila optoakustické vzrušení se současným sledováním činnosti buňky s využitím záznamu celé klešťové spoty. Jejich výzkumy odhalily specifické působení na buněčný typ akustického vzrušení pro excitační i represivní nervové buňky.

Tato hledání odhalují úžasnou kapacitu TFOE jako systémové inovace pro negenetické vzrušení nervového systému s vysokou prostorovou i časovou přesností. Mnoho zbrusu nových šancí na výzkumné studie jistě otevře nové kapacity, které poskytuje TFOE. Například odhalením buněčného typu specifického limitu pro akustické vzrušení pro excitační i represivní nervové buňky lze spojit různé akustické zátěže i období s dosažením konkrétní selektivity buněčného typu v oblasti multiscale mysli. Osamělý akustický puls s periodou sub-mikrosekundy lze mezitím jemněji vyladit, aby se vytvořil dočasný popis stimulace, což jistě umožní regulaci vzorců úkolů nervových buněk tak, aby připomínaly přirozené neurální kódy. Akustické vzrušení nervových buněk navíc s farmakologicky nebo geneticky upravenými iontovými sítěmi zabudovanými do bodové svorky poskytuje elektrofyziologickým zařízením mechanické neuromodulace zcela nové porozumění. Bez jakéhokoli typu ocelových dílů je TFOE necitlivý na elektromagnetické rušení, stejně jako pracuje s praktickým zobrazováním magnetickými vibracemi (fMRI), které zajišťuje záruku budoucího výzkumu zaměřeného na porozumění činům i nemocem u lidí. Vzhledem k rostoucí přitažlivosti ultrazvukové neuromodulace, hustota, efektivita nákladů a flexibilita TFOE otevírají široké šance na využití optoakustického výsledku v oblasti neurovědy, předpokládají vědci.