Nxitja fotoakustike jo e trashëgueshme e qelizave nervore të vetmuara nga një emetues optoakustik i fibrave konike

Stimulimi fotoakustik jo-gjenetik i neuroneve të vetme nga një emetues optoakustik i fibrave konike

Neuromodulimi me rezolucion të lartë hapësinor është i rëndësishëm për përparimin e kuptimit të qarqeve të mendjes, si dhe terapinë e sëmundjes neurologjike. Këtu, një emetues optoakustik i fibrave konike (TFOE) është krijuar për eksitim të qelizave nervore të vetmuara, si dhe kornizave nënqelizore. TFOE bëri të mundur asimilimin me regjistrimin e pirgjeve të njollave, si dhe prezantoi veprimin specifik të qelizave të qelizave nervore eksituese, si dhe ato shtypëse, ndaj eksitimit fotoakustik. TFOE jep një sistem fleksibël jo-gjenetik me një qelizë të vetme si dhe nën-qelizore, i cili mund të humbasë kuptimet krejt të reja në sistemin e neurostimulimit me ultratinguj.

Neuromodulimi me rezolucion të lartë hapësinor ka qenë në të vërtetë një metodë jetike për trajtimin e sëmundjes neurologjike, si dhe përparimin e kuptimit themelor në fushën e neuroshkencës, një qitje e një popullate të vogël ose ndoshta qelizave nervore të vetmuara mund të ndryshojë veçanërisht veprimet e kafshëve shtëpiake ose gjendjen e mendjes. Optogenetika është një qasje efektive me aftësinë e rregullimit të detyrës nervore të popullatës tek minjtë, megjithatë kërkesa e saj për transfektim viral kufizon aplikimet e saj tek primatët jonjerëzorë si dhe qeniet njerëzore. Si një metodë që zgjerohet shpejt, ultrazëri i përqendruar në të vërtetë është përdorur në një mori aplikimesh të neuromodulimit të mendjes. Sidoqoftë, prodhuesit standardë të bazuar në piezo sigurojnë një rezolucion hapësinor prej një numri milimetrash. Për më tepër, është duke u testuar për të matur drejt veprimin elektrofiziologjik të matjes së qelizave nën eksitim ultrazërit duke përdorur elektrofiziologjinë e patch-pirgut të të gjithë qelizave, e cila është strategjia tipike e artë për vlerësimin e besueshmërisë së lartë të pajisjeve biofizike të neuromodulimit. Qasjet e reja me kapacitete të rëndësishme, të përbëra nga saktësia e vetmuar, si dhe nënqelizore, si dhe asimilimi i regjistrimit të elektrofiziologjisë së qelizave të vetmuara, kërkohen akoma për të bërë të mundur për të kuptuar eksitimin mekanik në shkallën e qelizës së vetmuar, si dhe për të furnizuar me saktësi të lartë për aplikime të mundshme profesionale.

Në një letër krejt të re të lëshuar në Shkenca dhe Zbatimi i Dritës, një grup studiuesish, të udhëhequr nga Profesorët Chen Yang si dhe Ji-xin Cheng nga Universiteti i Bostonit kanë krijuar në të vërtetë një lëshues optoakustik me fibra konike (TFOE), i cili bën përdorimin e rezultatit optoakustik, si dhe krijon zonë akustike lokale brenda 40 μm , për eksitim nervor fotoakustik në qelizën e vetmuar, si dhe shkallën e nënllojës. Inovacioni thelbësor i TFOE si në rezolucionin hapësinor ashtu edhe në efektivitetin e konvertimit optoakustik arrihen me anë të dizajnit të fibrave, rregullimit të produktit si dhe një qasje krejt të re të depozitimit. Nga ana hapësinore, ata treguan eksitim akustik me një saktësi të paparë. Përkohësisht, pulsi akustik i vetmuar me periudhën e nën-mikrosekondës së prodhuar nga TFOE në mënyrë efektive ndezi qelizat nervore, e cila u zbulua si stimulimet më të shpejta akustike për neuromodulimin efektiv. E rëndësishmja, vala akustike afër zonës së prodhuar nga TFOE mundësoi eksitim optoakustik me njëkohësisht mbajtjen e gjurmëve të veprimit të qelizave duke përdorur të gjithë regjistrimin e pirgut të njollave qelizore. Hulumtimet e tyre zbuluan veprime specifike të tipit të qelizave ndaj eksitimit akustik për qelizat nervore ngacmuese si dhe ato shtypëse.

Këto kërkime zbulojnë kapacitetin mahnitës të TFOE si një risi e sistemit për eksitim jo-gjenetik të sistemit nervor me saktësi të lartë hapësinore si dhe kohore. Shumë shanse të reja studimi të hulumtimit do të hapen nga kapacitetet e reja të siguruara nga TFOE. Për shembull, duke zbuluar kufirin specifik të tipit qelizor të eksitimit akustik për qelizat nervore ngacmuese si dhe ato shtypëse, stresi i ndryshëm akustik si dhe periudha mund të lidhen për të arritur selektivitetin e veçantë të tipit qelizor në zonën e mendjes shumë shkallës. Ndërkohë, pulsi akustik i vetmuar me periudhën e nën-mikrosekondës mund të rregullohet më mirë për të bërë llogarinë kohore të stimulimit, i cili sigurisht do të lejojë rregullimin e modeleve të detyrave të qelizave nervore që të ngjajnë me kodet nervore plotësisht natyrore. Për më tepër, eksitimi akustik i qelizave nervore, me rregullimin farmakologjikisht ose gjenetikisht të rrjeteve të joneve të inkorporuar me pirg spoti, i jep një kuptim krejt të ri pajisjeve elektrofiziologjike të neuromodulimit mekanik. Pa asnjë lloj të pjesëve të çelikut, TFOE është i padukshëm ndaj shqetësimeve elektro-magnetike si dhe punon me imazhe praktike të dridhjeve magnetike (fMRI), i cili mban siguri për studimin e ardhshëm kërkimor drejt kuptimit të veprimeve, si dhe sëmundjeve në njerëzit njerëzorë. Duke pasur parasysh tërheqjen e neuromodulimit me ultratinguj, dendësia, efektiviteti i kostos, si dhe fleksibiliteti i TFOE hapin mundësi të gjera për të përdorur rezultatin optoakustik në fushën e neuroshkencës, studiuesit parashikojnë.