Niet-erfelijke fotoakoestische opwinding van solitaire zenuwcellen door een conische vezel opto-akoestische zender

Niet-genetische fotoakoestische stimulatie van enkele neuronen door een taps toelopende optische vezelzender

Neuromodulatie met een hoge ruimtelijke resolutie is belangrijk voor het voortschrijden van het begrip van hersencircuits en voor de therapie van neurologische aandoeningen. Hier wordt een conische vezelopto-akoestische zender (TFOE) vastgesteld voor opwinding van solitaire zenuwcellen en subcellulaire raamwerken. De TFOE maakte assimilatie met spot-clamp-opname mogelijk en introduceerde celtype-specifieke actie van zowel exciterende als repressieve zenuwcellen voor fotoakoestische opwinding. TFOE geeft een niet-genetisch eencellig en subcellulair verbuigingssysteem, dat gloednieuwe inzichten kan verliezen tot in het systeem van ultrasone neurostimulatie.

Neuromodulatie met een hoge ruimtelijke resolutie is in feite een essentiële methode geweest voor het omgaan met neurologische aandoeningen, evenals het bevorderen van basiskennis op het gebied van neurowetenschappen, en het neerschieten van een kleine bevolking of misschien eenzame zenuwcellen kunnen in het bijzonder de acties van huisdieren of de geestestoestand veranderen. Optogenetica is een effectieve benadering met het vermogen om de neurale taak van de bevolking bij ratten te reguleren, maar de vraag naar virale transfectie beperkt de toepassingen ervan bij niet-menselijke primaten en bij mensen. Als een snelgroeiende methode is geconcentreerde echografie in feite gebruikt in een groot aantal neuromodulatietoepassingen voor de geest. Standaard op piëzo gebaseerde transducers leveren echter een ruimtelijke resolutie van enkele millimeters. Het test bovendien de elektrofysiologische werking van cellen onder ultrasone opwinding met behulp van een elektrofysiologie van de hele cel, wat de gouden typische strategie is voor high-fidelity-evaluatie van de biofysische apparaten van neuromodulatie. Er wordt nog steeds gezocht naar nieuwe benaderingen met belangrijke capaciteiten, bestaande uit zowel solitaire als subcellulaire nauwkeurigheid evenals assimilatie van solitaire celelektrofysiologie-registratie, om het mogelijk te maken voor het begrijpen van mechanische opwinding op de solitaire celgraad en om hoge nauwkeurigheid te leveren voor eventuele professionele toepassingen.

In een gloednieuwe krant uitgebracht in Lichtwetenschap en toepassing, heeft een groep onderzoekers, onder leiding van professoren Chen Yang en Ji-xin Cheng van de Universiteit van Boston, een conische optische vezel-opto-akoestische zender (TFOE) ontwikkeld, die gebruikmaakt van het opto-akoestische resultaat en een lokaal akoestisch gebied binnen 40 μm creëert , voor fotoakoestische neurale opwinding in de eenzame cel en in de subkelder. De substantiële innovatie van TFOE in zowel ruimtelijke resolutie als opto-akoestische conversie-effectiviteit wordt bereikt door vezelontwerp, productaanpassing en een gloednieuwe depositiebenadering. Ruimtelijk toonden ze akoestische opwinding met een ongekende nauwkeurigheid. Tijdelijk, een eenzame akoestische puls met een periode van sub-microseconde geproduceerd door TFOE, activeerde effectief zenuwcellen, wat werd ontdekt als de snelste akoestische stimulaties voor effectieve neuromodulatie. Belangrijk is dat de door TFOE geproduceerde akoestische golf in de buurt van het gebied opto-akoestische opwinding mogelijk maakte met gelijktijdig het volgen van de celactie met behulp van volledige celspot-clamp-opname. Hun onderzoek onthulde celtype-specifieke actie voor akoestische opwinding voor zowel exciterende als repressieve zenuwcellen.

Deze zoektochten onthullen de verbazingwekkende capaciteit van TFOE als een systeeminnovatie voor niet-genetische opwinding van het neurale systeem met een hoge ruimtelijke en temporele nauwkeurigheid. Veel gloednieuwe onderzoeksstudiekansen zullen zeker worden geopend door de gloednieuwe capaciteiten die door TFOE worden geleverd. Door bijvoorbeeld de celtype-specifieke limiet voor akoestische opwinding voor zowel exciterende als repressieve zenuwcellen te onthullen, kunnen verschillende akoestische stress en perioden worden gerelateerd aan het bereiken van bepaalde celtype-selectiviteit in het gebied van de geest op meerdere schalen. Ondertussen kan een eenzame akoestische puls met een periode van minder dan een microseconde nauwkeuriger worden afgesteld om het temporele verslag van stimulatie te maken, wat het zeker mogelijk zal maken om de taakpatronen van zenuwcellen te reguleren om op volledig natuurlijke neurale codes te lijken. Bovendien geeft akoestische opwinding van zenuwcellen, met farmacologisch of genetisch aangepaste ionennetwerken ingebouwd met spotklem, een gloednieuw begrip van de elektrofysiologische apparaten van mechanische neuromodulatie. Zonder enige vorm van stalen onderdelen is de TFOE ongevoelig voor elektromagnetische storingen en werkt hij met praktische magnetische vibratiebeeldvorming (fMRI), die zekerheid biedt voor toekomstig onderzoek naar het begrip van acties en ziekte bij mensen. Gezien de toenemende aantrekkingskracht van ultrageluid-neuromodulatie, bieden de dichtheid, kosteneffectiviteit en flexibiliteit van TFOE grote kansen om het opto-akoestische resultaat op het gebied van neurowetenschappen te gebruiken, anticiperen de onderzoekers.