Nenasljedno fotoakustično uzbuđenje usamljenih živčanih stanica konusnim optoakustičkim emiterom vlakana

Negenetska fotoakustička stimulacija pojedinačnih neurona suženim optičkim optičkim zvučnikom

Neuromodulacija u velikoj prostornoj rezoluciji važna je za napredovanje razumijevanja umnih krugova, kao i za terapiju neuroloških bolesti. Ovdje je uspostavljen konusni optoakustički emiter vlakana (TFOE) za pobuđivanje usamljenih živčanih stanica kao i subcelularnih okvira. TFOE je omogućio asimilaciju sa snimanjem točkastih stezaljki, kao i uvođenje specifičnog djelovanja pobudnih i represivnih živčanih stanica na fotoakustično uzbuđenje. TFOE daje negenetski jednostanični, ali i podstanični sustav infleksije, koji može izgubiti potpuno nova shvaćanja pravo u sustav ultrazvučne neurostimulacije.

Neuromodulacija pri visokoj prostornoj rezoluciji zapravo je bila vitalna metoda za suočavanje s neurološkim bolestima, kao i za napredovanje u osnovnom razumijevanju na području neuroznanosti, a pucanje malo stanovništva ili možda usamljenih živčanih stanica može osobito promijeniti radnje kućnih ljubimaca ili stanje uma. Optogenetika je učinkovit pristup sa sposobnošću regulacije živčanog zadatka stanovništva kod štakora, no njegova potražnja za virusnom transfekcijom ograničava njegovu primjenu kod neljudskih primata, kao i kod ljudi. Kao metoda koja se brzo širi, koncentrirani ultrazvuk zapravo se koristi u bezbroj aplikacija neuromodulacije uma. Međutim, standardni pretvarači na osnovi piezo daju prostornu razlučivost određenog broja milimetara. Dodatno se ispituje elektrofiziološko djelovanje stanica ravnopravnog ultrazvučnog uzbuđenja koristeći elektrofiziologiju patch-clamp cijelih stanica, što je zlatna tipična strategija za ocjenu visoke vjernosti biofizičkih uređaja neuromodulacije. I dalje se traže novi pristupi s važnim kapacitetima, koji se sastoje od pojedinačne, kao i subcelularne točnosti, kao i asimilacije snimanja elektrofiziološke samotne stanice, kako bi se omogućilo razumijevanje mehaničkog pobuđenja na stupnju samotne stanice, kao i da bi se osigurala visoka točnost za moguće profesionalne primjene.

U potpuno novom listu objavljenom u Znanost i primjena svjetlosti, skupina istraživača, koju su vodili profesori Chen Yang, kao i Ji-xin Cheng sa sveučilišta u Bostonu, zapravo su uspostavili optički akustični emiter konusnih vlakana (TFOE), koji koristi optoakustički rezultat, kao i stvara akustično područje lokalno unutar 40 μm , za fotoakustično neuronsko uzbuđenje na samotnoj ćeliji kao i subcelarni stupanj. Značajne inovacije TFOE u prostornoj razlučivosti, kao i u optoakustičkoj učinkovitosti pretvorbe, postižu se dizajnom vlakana, prilagodbom proizvoda, kao i potpuno novim pristupom taloženju. Prostorno su pokazivali akustično uzbuđenje s neviđenom točnošću. Privremeno, usamljeni akustični puls s razdobljem submikrosekunde koju proizvodi TFOE učinkovito je uključio živčane stanice, što je otkriveno kao najbrža akustična stimulacija za učinkovitu neuromodulaciju. Važno je da je akustični val u blizini područja koji je proizveo TFOE omogućio optoakustično uzbuđenje uz istovremeno praćenje djelovanja stanice koristeći snimanje cijevnih spona na stanici. Njihova istraživanja otkrila su specifično djelovanje stanica na akustično uzbuđenje za ekscitacijske i represivne živčane stanice.

Ova traženja otkrivaju nevjerojatnu sposobnost TFOE-a kao inovacije sustava za ne-genetsko uzbuđenje živčanog sustava s velikom prostornom, ali i vremenskom točnošću. Mnoge potpuno nove šanse za istraživanje sigurno će otvoriti potpuno novi kapaciteti koje nudi TFOE. Primjerice, otkrivanjem specifičnog ograničenja za tip stanica za akustično uzbuđenje za ekscitacijske, ali i represivne živčane stanice, različiti akustički stres kao i razdoblje mogu se povezati s postizanjem određene selektivnosti tipa stanica u multiskalnom umnom području. U međuvremenu, usamljeni akustični puls s razdobljem submikrosekunde može se preciznije prilagoditi kako bi se vremenski izračunao stimulacija, što će zasigurno omogućiti da obrasci zadataka regulacije živčanih stanica nalikuju posve prirodnim neuronskim kodovima. Nadalje, akustično uzbuđenje živčanih stanica, s farmakološki ili genetski prilagodljivim ionskim mrežama uklopljenim u točkovnu stezaljku, daje potpuno novo razumijevanje elektrofiziološkim uređajima mehaničke neuromodulacije. Bez bilo koje vrste čeličnih dijelova, TFOE je neosjetljiv na elektromagnetske smetnje, kao i radi sa praktičnim slikanjem magnetskih vibracija (fMRI), što daje jamstvo za buduće istraživačke studije ka razumijevanju djelovanja, kao i bolesti kod ljudi. S obzirom na sve veću privlačnost ultrazvučne neuromodulacije, gustoća, isplativost kao i fleksibilnost TFOE otvaraju široke šanse za upotrebu optoakustičnog rezultata u području neuroznanosti, istraživači predviđaju.