Волокно «три в одном» совместило все стадии оптогенетики

Исследователи из Массачусетского технологического университета создали узкое эластичное волокно диаметром с человеческий волос, разрешающее доставлять оптические, электрические и химические сигналы в мозг. Волокно, так, является устройством«три в одном», совмещающее в себе функции сходу всех главных устройств, употребляющихся в оптогенетике. Статья размещена в издании Nature Neuroscience.

Оптогенетика активно используется в научных изучениях для активации отдельных нейронов под действием видимого света. Для этого в геном нейронов встраивают гены светочувствительного белка каналродопсина, что после этого встраивается во внешнюю мембрану нейронов и при облучении светом определенной длины волны активируются, возбуждая нейрон. В настоящее время для исполнения всей данной схемы требуется как минимум три отдельных устройства: игла для внесения вирусных векторов с генами каналродопсина, оптическое волокно для действия на трансформированные нейроны светом и электрод для регистрации возбуждения нейронов.

Зубчатая извилина гиппокампа экспериментальной мыши; нейроны, несущие канальный родопсин, флуоресцируют зеленым. Dheeraj Roy

Авторы новой статьи решили создать устройство, сочетающее в себе функции всех этих трех совокупностей. Созданные ими волокна диаметром менее 200 микрон и массой менее 0,5 грамма складываются из трех частей, любая из которых передает (и принимает) сигналы различной природы. Оптический канал передает световые сигналы, шесть электродов передают электрические сигналы, а два микрофлюидных канала передают химические сигналы (к примеру, вирусные векторы для доставки генов).

(a) Принципиальная схема работы волокна. (b) Волокно с оптическим наконечником, инъекционной трубкой и электрическим соединителем. Шкала 10 мм. (d) Схема опробований волокна. Park et al. 2017

В опробованиях волокна авторы показали все три модуса его работы. Имплантировав волокно в мозгмышей, сперва они доставили к нейронам вирусные векторы, несущие гены каналродопсина, по одному из двух жидкостных каналов. По окончании успешного встраивания генов белка в геном нейронов исследователи отправили импульс света по оптическому каналу волокна.

Это стимулировало активность нейронов, которая была зарегистрирована шестью электродами.

По мягкости и эластичности имитируют ткань головного мозга и наряду с этим владеют высокой проводимостью. Такие особенности были достигнуты за счет применения полиэтилена с вкрапленными в него графеновыми «хлопьями». Волокна приобретали с помощью способа многократного наслоения: слой полиэтилена посыпали графеновыми «хлопьями», после этого спрессовывали, после этого додавали следующий слой, и так потом.

Благодаря эластичности и мягкости волокно возможно оставлять в ткани мозга на более продолжительное время по сравнению с простыми твёрдыми оптическими волокнами. Волокно, так, возможно применять практически как долгосрочный мозговой имплантат. В предстоящем исследователи собираются уменьшить ширину волокна и сделать материал еще более мягким и совместимым с тканью мозга.

Ранее исследователи из америки и Китая создали и удачно испытали на людях мозговой имплантат, разрешающий регистрировать активность отдельных нейронов и не повреждающий ткань головного мозга. А японские ученые создали наноиглы, регистрирующие активность индивидуальныз нейронов при введении конкретно вовнутрь клетки. Кроме этого сравнительно не так давно успешные опробования на крысах прошла «нейропыль» — микроскопические, питающиеся ультразвуком беспроводные датчики, талантливые регистрировать активность мышц и нервов.

Создатель: Софья Долотовская

Случайные записи:

• Новый препарат сохранил жизнь 90% мышей, подвергшихся воздействию радиации
• Состоялось iv заседание российско-итальянской рабочей группы по промышленности и высоким технологиям

[ТРИ-В-ОДНОМ] Колумб пиратам не пингвин!

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Один мозг хорошо, а три – лучше

  Пара мозгов, объединённые в сеть, трудятся лучше, чем поодиночке – по крайней мере, у обезьян и крыс. Исследователи из Университета Дьюка под управлением…

• Оптические волокна позволяют отобразить один ион

  В собственной последней работе английские ученые и Франции продемонстрировали, как посредством двух оптических волокон возможно замечать сильное…

• Новый тип оптического волокна позволяет передавать данные практически со скоростью света в вакууме

  Исследовательская группа из университета Саутгемптона, Англия, создала структуру нового оптического волокна, которое способно к передаче информации со…

• Разработка нового оптического диода обещает раскупорить одно из узких мест в области оптических вычислений

  В вычислительной области применение фотонов света, как носителей информации, оставляет на большом растоянии сзади применение электронов по скорости…