9 сентября 2015

Было создано первое  беспроводное и полностью имплантируемое  устройство  для  проведения оптогенетического стимулирования   нерва,  и, таким образом, стало возможно  контролировать  с помощью света деятельность головного мозга.

Описание этого устройства, созданного учеными Стенфордского университета, по программе   Bio-X Program, было представлено в журнале Nature Methods.

Оптогенетика является относительно новым открытием, связанным с использованием светочувствительных белков в мозге. Используя свет для  манипулирования  нейронной активностью, ученые могут включать и выключать  определенные нейроны  с беспрецедентной точностью.

Тем не менее, пока  не доказано, что это  наиболее практичный метод.

Традиционно волоконно-оптический кабель  обязательно должен быть прикреплен к голове, чтобы обеспечить  точную доставку света  к  группам  генетически модифицированных клеток мозга. Это могло  быть сдерживающим фактором у  мышей, так как они были не в состоянии ориентироваться  в небольших помещений или лабиринтах  без  участия  подключенного кабеля .

Кроме того, ученые,  используя мышей в эксперименте, подвергали их стрессу  и нарушали их естественное поведение.

Другой задачей стоящей перед учеными,  использующими оптогенетику, был вопрос об энергоснабжении устройства  и контроля движений. Опять же, это традиционно решалось  с  помощью использования  громоздкого устройства, подключенного к голове - в комплекте с катушками и датчиками  - для контроля локализации мыши и снабжения энергией .

Именно эти  проблемы  мешали использовать  оптогенетику    для изучения психических проблем, таких как стресс, депрессия и тревога.

Устройство размером с горошину  перца

Ада Пун, доцент электротехники в Стэндфордском университете, успешно разработала миниатюрное устройство,  размерами с горошину перца.

Для питания устройства  она решила использовать   собственное тело мыши  для передачи  радиочастотной энергии  определенной волны,  что приводило к развитию резонанса.

Несмотря на то, что ее первоначальная работа по устройству была уже опубликована, она  все еще не до конца понимала, как построить камеру для усиления и сохранения радиочастотной  энергии.

Объединившись с Юдзи Танабэ, научным сотрудником лаборатории  Пун,  они создали  такую  камеру. В своей первой форме, открытая камера будет излучать энергию во всех направлениях.  На верхней части камеры была установлены сетка в виде сот, чтобы противостоять распылению энергии и сохранить ее  внутри камеры.

Сетка позволяет определенную степень гибкости. Когда лапы мыши входят в контакт с сеткой, она не получает в полной мере запасенную  энергию. Вместо этого, мышь  становится каналом для энергии из-за точной длины волны, которая  резонирует в пределах  ее  тела. Энергия затем может  быть аккумулирована в устройстве  с помощью  2 мм катушки.

Этот новый метод позволяет исследователям успешно снабжать энергией  устройство и отслеживать движения мыши без каких-либо ограничений или вмешательства в  естественное поведение.

Это устройство также первая попытка беспроводной оптогенетики, которое  может  быть имплантировано под кожу, что  прокладывает  путь для дальнейших исследований в конкретных мышцах  и органах, что ранее было недоступно.

Пун описывает открытие как "новый  путь" доставки беспроводной  энергии  для оптогенетики и говорит, что дизайн источника питания является доступным  для использования  для других исследователей.

Исследовательская группа надеется, что открытие открывает дверь к новым инновационным исследованиям  расстройств психического здоровья, двигательных расстройств и заболеваний внутренних органов. Исследователям уже выделен грант для изучения   хронической боли  и  определения новых возможных методов лечения.

Важно подчеркнуть, что оптогенетика действует только на нервы, которые были ранее подготовлены  и содержат  светочувствительные белки. В лаборатории, это делается путем селекции определенных мышей, у которых содержатся   эти белки или же с помощью инъекции раствора белков в  выбранную  группу нервов.

АКЦИИ и СКИДКИ В АПРЕЛЕ

Подробнее

Запись на прием

Записаться на прием в режиме реального времени

Вопрос-ответ

На вопросы отвечают наши ведущие специалисты

Энциклопедия

Вся информация о заболеваниях позвоночника