Kegembiraan photoacoustic bukan keturunan sel saraf soliter oleh pemancar serat optikakustik

Rangsangan fotoakustik bukan genetik neuron tunggal oleh pemancar gentian optoakustik tirus

Neuromodulasi pada resolusi spasial tinggi penting untuk meningkatkan pemahaman tentang rangkaian minda dan juga terapi penyakit saraf. Di sini, pemancar serat optikakustik (TFOE) ditubuhkan untuk kegembiraan sel saraf bersendirian dan kerangka subselular. TFOE memungkinkan untuk asimilasi dengan rakaman penjepit spot serta memperkenalkan tindakan spesifik jenis sel yang mengasyikkan serta sel saraf yang menindas ke kegembiraan fotoakustik. TFOE memberikan sistem infleksi sel-sel bukan sub-genetik dan sub-selular, yang dapat kehilangan pemahaman baru ke dalam sistem neurostimulasi ultrasound.

Neuromodulasi pada resolusi spasial tinggi sebenarnya merupakan kaedah penting untuk menangani penyakit saraf dan juga meningkatkan pemahaman asas dalam bidang neurosains, penembakan sedikit penduduk atau mungkin sel saraf yang bersendirian dapat mengubah tindakan haiwan peliharaan atau keadaan minda. Optogenetik adalah pendekatan yang berkesan dengan kemampuan mengatur tugas saraf populasi pada tikus, namun permintaannya untuk pemindahan virus membatasi penerapannya pada primata bukan manusia dan juga manusia. Sebagai kaedah yang berkembang pesat, ultrasound pekat sebenarnya telah digunakan dalam banyak aplikasi neuromodulasi minda. Walau bagaimanapun, transduser berasaskan piezo standard membekalkan resolusi spasial sejumlah milimeter. Ia juga menguji untuk mengukur tindakan elektrofisiologi sel secara lurus dengan kegembiraan ultrasound menggunakan elektrofisiologi patch-clamp sel keseluruhan, yang merupakan strategi khas emas untuk penilaian kesetiaan tinggi terhadap alat biofisik neuromodulasi. Pendekatan baru dengan kapasiti penting, terdiri daripada ketepatan bersendirian dan subselular serta asimilasi rakaman elektrofisiologi sel bersendirian, masih dicari untuk memungkinkan pemahaman tentang kegembiraan mekanikal pada tahap sel tunggal dan juga memberikan ketepatan tinggi untuk kemungkinan aplikasi profesional.

Dalam kertas baru yang dikeluarkan di Sains & Aplikasi Ringan, sekumpulan penyelidik, yang diketuai oleh Profesor Chen Yang dan Ji-xin Cheng dari Boston University telah benar-benar menubuhkan pemancar serat optik akustik (TFOE), yang menggunakan hasil optoakustik serta mewujudkan kawasan akustik tempatan dalam jarak 40 μm , untuk kegembiraan saraf fotoakustik pada sel bersendirian dan juga darjah bawah. Inovasi TFOE yang besar dalam resolusi spasial dan keberkesanan penukaran optoakustik dicapai dengan reka bentuk gentian, penyesuaian produk dan juga pendekatan pemendapan yang baru. Secara spasial, mereka menunjukkan kegembiraan akustik dengan ketepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Secara sementara, nadi akustik tunggal dengan jangka masa sub-mikrodetik yang dihasilkan oleh TFOE secara efektif menghidupkan sel-sel saraf, yang ditemui sebagai rangsangan akustik terpantas untuk neuromodulasi yang berkesan. Yang penting, gelombang akustik dekat dengan kawasan yang dihasilkan oleh TFOE membolehkan kegembiraan optoakustik dengan serentak melacak tindakan sel yang menggunakan rakaman penjepit tempat keseluruhan. Penyelidikan mereka mendedahkan tindakan spesifik jenis sel untuk kegembiraan akustik untuk sel-sel saraf yang terangsang dan juga tekanan.

Pencarian ini untuk menunjukkan keupayaan TFOE yang luar biasa sebagai inovasi sistem untuk kegembiraan bukan genetik sistem saraf dengan ketepatan ruang dan temporal yang tinggi. Banyak peluang kajian penyelidikan baru pasti akan dibuka oleh kapasiti baru yang dibekalkan oleh TFOE. Sebagai contoh, dengan mengungkapkan had spesifik jenis sel untuk kegembiraan akustik untuk kegembiraan dan juga sel-sel saraf yang menindas, pelbagai tekanan akustik dan jangka masa dapat berkaitan dengan mencapai selektivitas jenis sel tertentu di kawasan pikiran multiskala. Sementara itu, denyut akustik bersendirian dengan jangka waktu sub-mikrodetik dapat lebih diselaraskan untuk membuat perangsangan temporal, yang tentunya akan memungkinkan mengatur pola tugas sel saraf agar menyerupai kod saraf semula jadi. Selanjutnya, kegembiraan akustik sel-sel saraf, dengan rangkaian ion penyesuaian farmakologi atau genetik yang digabungkan dengan penjepit spot, memberikan pemahaman baru kepada alat elektrofisiologi neuromodulasi mekanikal. Tanpa jenis bahagian keluli, TFOE tidak dapat diterima oleh gangguan elektro-magnetik serta berfungsi dengan pengimejan getaran magnetik praktikal (fMRI), yang memberi jaminan untuk kajian penyelidikan masa depan ke arah memahami tindakan serta penyakit pada manusia. Memandangkan daya tarik neuromodulasi ultrasound yang meningkat, ketumpatan, keberkesanan kos dan juga fleksibiliti TFOE membuka peluang besar untuk menggunakan hasil optoakustik di bidang ilmu saraf, para penyelidik menjangkakan.