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Neurons lit up in red, green, and blue lighting

光遗传学,对于光控制神经元的工具,有能力考虑翻转和关闭脑细胞或多或少随意神经科学家,革命化神经。

然而该技术面临的一个主要挑战:研究所有但大脑,研究人员需要植入物或其他侵入性光纤设备的最外部分以提供光深入到大脑。

Now, in Proceedings of the National Academy of Sciences, Stanford researchers report 他们已经找到了一个微创的方式来做到这一点:那可注射的纳米颗粒将声波转换,能渗入大脑容易,转化为光。

“我们的问题是,我们可以消除所有这些植入物提供光?提供给我们的做法有很大创伤小另类“之称 Guosong Hong502 Bad Gateway

在斯坦福开发的部分,光遗传学的基础上的概念,即科学家们可以遗传修饰的细胞,神经元如,以使他们的一些功能和关闭开关,光可见。研究人员有用于更好地了解信息,大脑的不同区域之间的流动,研究社会行为,认知和记忆的基础,并更好地了解神经系统疾病如帕金森工具。

也就是说,即使在最好的情况下面临的挑战,光光遗传学需要工作只穿透大脑的最上层。学习更深的大脑区域,需要光递送植入物:如光纤。这些不仅是侵入性的植入物,他们有多少限制了大脑的研究人员可以同时学习的部分。

一个微创替代方案是sonogenetics,一种技术,遗传修饰的细胞可以这样他们有声进行控制。不像光,声 - 超声特别 - 能深入渗透到身体组织自始至终,包括大脑。但该技术是全新的,而且至今存在控制细胞超声几个选项。

不过,洪和他的团队想通,超声波有潜力,特别是如果他们能找到一个方法来转换声音转换成光 - 而事实证明,存在机械发光材料,如锌硫化物的形式这样一种方式,发射当施加外部光压力。通过掺杂锌钴硫化物纳米颗粒随着香港和他的团队发现店里的光能量,他们可以在纳米粒子,后来释放它与超声。进一步掺杂有银颗粒调谐他们释放只是的光来激活optogenetically改性神经元权波长,无论在哪里是在大脑中的那些神经元。

在手预付款的两个留守的障碍。首先,团队需要得到的纳米粒子在大脑中的神经元接近无侵入性的植入物。第二,他们需要一种方法来他们收起来,以便于他们轻放,当他们到达他们的目的地将准备。既要解决问题,香港和他的团队注入到小鼠血液中纳米粒子他们的血管,使人不断流动遍及全身纳米粒子 - 值得注意的是,在大脑和皮肤。当纳米粒子流过皮肤,研究小组推测,光线穿透更深,颗粒充电。在大脑中,从纳米颗粒光接近足以激活optogenetically改性的神经元。

洪和他的同事测试了他们的第一个念头在人工循环系统得到展示,他们可以纳米粒子光了,补给和再次亮起。他们接下来的注射颗粒进入小鼠和同小心地放置在它们下面超声设备,其在电机控制电路在他们的大脑为目标。然后,研究小组发现,他们可以得到老鼠刚刚打开超声扭动他们的腿。

一个尚未解决的问题,红说,使他们的超声系统是足够小,在更广泛的实验部署。这是另外一个问题了纳米粒子本身,而充电,他们得到过滤掉血液中的前只剩下最后几个小时,球队以一生的希望延伸。

但如果问题是可以解决的那些,这种方法可以使产生光源随意的研究人员随时随地体内无侵入性的植入物。如果这样的话,它可以使光遗传学用于治疗神经系统疾病的微创,红说,并延长也许光疗,类似于用于治疗癌症的某些类型的皮肤的应用,以及。

“我真的ENVISION ESTA不只是作为光遗传学的方法,但对于任何应用程序,需要一个光源”深藏于体内,红说。

502 Bad Gateway

Wu Tsai Neurosciences Institute and of Stanford Bio-X.

The paper’s first authors are graduate students Xiang Wu and Paul Chong 和博士后研究员朱兴军。其他作者包括刘俊朗,安德烈·路易斯,kyrstyn翁,肯尼斯·布林森,阿里·马赫迪,LIEF芬诺和汇良王。这项研究是由来自卫生,国家科学基金会,脑科学基金会,奖学金的国家机构和骑士轩尼诗的资助 Wu Tsai Neurosciences Institute.

Health
Issue #84
Abstract illustration of a profile of a head

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