Excitação fotoacústica não hereditária de células nervosas solitárias por um emissor optoacústico de fibra cônica

Estimulação fotoacústica não genética de neurônios individuais por um emissor optoacústico de fibra cônica

A neuromodulação em alta resolução espacial é importante para o progresso da compreensão dos circuitos da mente, bem como para a terapia de doenças neurológicas. Aqui, um emissor optoacústico de fibra cônica (TFOE) é estabelecido para excitação de células nervosas solitárias, bem como estruturas subcelulares. O TFOE tornou possível a assimilação com gravação de spot clamp, bem como introduziu ação específica do tipo de célula de células nervosas excitatórias e repressivas à excitação fotoacústica. O TFOE fornece um sistema de inflexão de célula única e subcelular não genético, que pode perder entendimentos totalmente novos diretamente no sistema de neuroestimulação por ultrassom.

Neuromodulação em alta resolução espacial tem sido realmente um método vital para lidar com doenças neurológicas, bem como progredir no conhecimento básico na área da neurociência, e atirar em uma pequena população ou talvez células nervosas solitárias pode alterar particularmente as ações do animal de estimação ou o estado da mente. A optogenética é uma abordagem eficaz com a capacidade de regular a tarefa neural da população em ratos, mas sua demanda por transfecção viral restringe suas aplicações em primatas não humanos, bem como em seres humanos. Como um método de expansão rápida, o ultrassom concentrado tem sido usado em uma miríade de aplicações de neuromodulação mental. No entanto, os transdutores baseados em piezo padrão fornecem uma resolução espacial de alguns milímetros. Além disso, é um teste para medir a ação eletrofisiológica de células sob excitação de ultrassom utilizando eletrofisiologia de patch-clamp de célula inteira, que é a estratégia típica de ouro para avaliação de alta fidelidade dos dispositivos biofísicos de neuromodulação. Novas abordagens com capacidades importantes, consistindo em acurácias solitária e subcelular e assimilação de registro eletrofisiológico de células solitárias, ainda são buscadas para possibilitar a compreensão da excitação mecânica no grau de célula solitária, bem como fornecer alta precisão. para possíveis aplicações profissionais.

Em um novo jornal lançado em Ciência leve e aplicação, um grupo de pesquisadores, liderado pelos professores Chen Yang, bem como Ji-xin Cheng da Universidade de Boston, estabeleceu um emissor optoacústico de fibra cônica (TFOE), que usa o resultado optoacústico e também cria uma área acústica local dentro de 40 μm , para excitação neural fotoacústica na célula solitária, bem como no grau subcelar. A inovação substancial do TFOE, tanto na resolução espacial quanto na eficácia da conversão optoacústica, é obtida pelo design da fibra, ajuste do produto e uma abordagem de deposição totalmente nova. Espacialmente, eles mostraram excitação acústica com uma precisão sem precedentes. Temporalmente, o pulso acústico solitário com período de sub-microssegundo produzido pelo TFOE ativou efetivamente as células nervosas, o que foi descoberto como o estímulo acústico mais rápido para a neuromodulação eficaz. É importante ressaltar que a onda acústica de área próxima produzida pelo TFOE possibilitou a excitação optoacústica com o acompanhamento simultâneo da ação da célula, utilizando a gravação de clamp local de célula inteira. Suas pesquisas revelaram ação específica do tipo de célula para a excitação acústica de células nervosas excitatórias e repressivas.

Essas pesquisas revelam a incrível capacidade do TFOE como uma inovação de sistema para excitação não genética do sistema neural com alta precisão espacial e temporal. Muitas novas oportunidades de estudos de pesquisa certamente serão abertas pelas novas capacidades fornecidas pelo TFOE. Por exemplo, ao revelar o limite específico do tipo de célula para a excitação acústica para células nervosas excitatórias, bem como repressivas, vários estresse acústico, bem como o período, podem ser relacionados para atingir a seletividade do tipo de célula particular na área mental multiescala. Enquanto isso, o pulso acústico solitário com período de sub-microssegundo pode ser mais ajustado para fazer a conta temporal da estimulação, o que certamente permitirá regular os padrões de tarefa das células nervosas para se assemelhar aos códigos neurais naturais. Além disso, a excitação acústica das células nervosas, com redes de íons customizadas farmacológica ou geneticamente incorporadas com pinça de ponto, dá uma compreensão totalmente nova para os dispositivos eletrofisiológicos da neuromodulação mecânica. Sem qualquer tipo de peças de aço, o TFOE é insusceptível a distúrbios eletromagnéticos, bem como funciona com imagens práticas de vibração magnética (fMRI), o que garante estudos de pesquisas futuras para a compreensão de ações e doenças em pessoas humanas. Dado o crescente apelo da neuromodulação de ultrassom, a densidade, o custo-benefício, bem como a flexibilidade do TFOE abrem grandes chances de usar o resultado optoacústico na área da neurociência, antecipam os pesquisadores.