Sonotermogenetika gali kontroliuoti elgesį, stimuliuodama konkretų tikslą giliai smegenyse

Nuo

Paskola Sent Luiso universitetas, Vašingtonas

Naujas įrankis sujungia ultragarsą su genetika, kad suaktyvintų giliųjų smegenų neuronus

Neurologiniai sutrikimai, tokie kaip Parkinsono liga ir epilepsija, šiek tiek pasisekė giliai stimuliuojant smegenis, tačiau juos reikia operuoti. Vašingtono universiteto daugiadisciplininė komanda sukūrė naują smegenų stimuliacijos techniką, naudodama centralizuotą ultragarsą, kuris gali įjungti, išjungti tam tikrų tipų smegenų neuronus ir tiksliai stebėti motorinę veiklą nereikalaujant operacijos.

Komanda, vadovaujama Hong Cheno, McKelvey biomedicininės inžinerijos mokyklos medicinos medicinos mokyklos radiacijos onkologijos docentės Hong Chen, pirmoji pateikia tiesioginius neinvazinio, ląstelių tipo smegenų neuronų aktyvacijos įrodymus. apjungiant žinduolių atšilimo poveikio genetiką atliekant ultragarso indukciją, kurią jie vadino sonotermogenetika. Tai pirmas darbas, parodantis, kad ultragarso ir genetinis derinys gali stipriai kontroliuoti elgesį, stimuliuodamas konkretų tikslą giliai smegenyse.

Trejų metų tyrimų, iš dalies finansuotų Nacionalinių sveikatos institutų BRAIN iniciatyvos, rezultatai paskelbti internete: Smegenų stimuliacija 2021 m. Gegužės 10 d.

https://www.youtube.com/watch?v=OaxTrOhRhbc:
Hong Cheno laboratorija, biomedicinos inžinerijos docentė Sent Luiso universiteto Vašingtone, McKelvey inžinerijos mokykloje, parengė pirmąjį darbą, parodantį, kad sonotermogenetika gali kontroliuoti elgesį, stimuliuodama konkretų tikslą giliai smegenyse. Kreditas: Cheno ultragarso laboratorija

Į vyresniąją mokslinių tyrimų grupę pateko žinomi savo srities profesionalai iš McKelvey inžinerijos mokyklos ir medicinos mokyklos, įskaitant biomedicinos inžinerijos profesorių Omedą Yanminą Kuy. Juozapas ոզեֆ Պ. Kalveris, radiologijos, fizikos ir biomedicinos inžinerijos profesorius; Markas J. Milleris, Medicinos katedros infekcinių ligų docentas; Բր Michaelas Bruchasas, buvęs Vašingtono universitetas, dabar anesteziologijos ir farmakologijos profesorius Vašingtono universitetas,

„Mūsų darbas parodė, kad sonotermogenetika sukelia laisvai judančių pelių elgesio reakcijas, nukreipdama jas į giliausią smegenų dalį“, – sakė Chenas. “Sonotermogenetika gali pakeisti mūsų požiūrį į neuromokslų tyrimus, atrasti naujus žmogaus smegenų sutrikimų supratimo ir gydymo metodus.”

Naudodamas pelės modelį, Chen և ir komanda perdavė viruso konstrukciją, kurioje buvo TRPV1 jonų bangos, genetiškai atrinktiems neuronams. Tada jie nešioja mažo intensyvumo fokusuotą ultragarsą prie prietaiso, dėvimo ant tam tikrų smegenų neuronų. Karštis, vos keliais laipsniais šiltesnis už kūno temperatūrą, suaktyvino TRPV1 jonų bangą, kuri veikė kaip jungiklis įjungiant arba išjungiant neuronus.

„Mes galime pajudinti ultragarso prietaisą, nešiojamą ant laisvai judančios pelės galvos, kad nukreiptume į skirtingas visų smegenų dalis“, – sakė pirmasis straipsnio autorius, biomedicinos inžinerijos magistrantas Yaohengas Yangas. “Kadangi ši technika yra neinvazinė, vėliau ją galima pritaikyti dideliems gyvūnams, galbūt žmonėms.”

Darbas pagrįstas paskelbtais Qui laboratorijos tyrimais Mokslinės ataskaitos 2016 m. Cui և թիմ jo komanda pirmą kartą atrado, kad ultragarsas gali paveikti tik jonų bangų aktyvumą և gali sukelti naujų, neinvazinių būdų kontroliuoti konkrečių ląstelių aktyvumą. Savo darbe jie nustatė, kad centralizuotas ultragarsas moduliuoja sroves, tekančias jonų bangomis, vidutiniškai iki 23%, priklausomai nuo bangos intensyvumo: dirgiklis. Atlikę šį darbą, tyrėjai rado apie 10 jonų bangų, turinčių šį gebėjimą, tačiau visos jos yra mechaninės, nėra jautrios šilumai.

Darbe taip pat remiamasi optogenetikos koncepcija, tikslingos šviesai jautrių jonų bangų raiškos ir tikslaus šviesos tiekimo deriniu, siekiant stimuliuoti giliai smegenyse esančius neuronus. Nors dėl optogenetikos padidėjo naujų nervinių grandinių atradimas, ją riboja skverbimosi gylis dėl šviesos sklaidos, todėl chirurgiškai reikia implantuoti optines skaidulas.

Chonas sako, kad sonotermogenetika žada nukreipti pelės smegenis bet kokio milimetro mastu, nepažeidžiant smegenų. Jis: komanda ir toliau optimizuoja techniką, kad dar labiau patvirtintų savo išvadas.

Nuoroda. „Sonotermogenetika neinvazinei ląstelių specifinei giliai neuromoduliacijai“ – Yaoheng Yang, Christopher Pham Pacia, Dezhuang Ye, Lifei Zhu, Hongche Baek, Yimei Yue, Jinyun Yuan, Mark J. Miller, Jianmin Cui, Joseph P. Culver, Michael R . Bruchas ir Hong Chenas, 2021 m. Gegužės 10 d., Smegenų stimuliacija,
DOI: 10.1016 / val. 2021.04.021

Šį darbą parėmė Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) BRAIN iniciatyva (R01MH116981) և NIBIB (R01EB027223 և R01EB030102). Šis darbas buvo atliktas palaikant Vašingtono universiteto medicinos mokyklos Vilties centro viruso vektoriaus branduolį.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

36 Nykštukų galaktikos kartu buvo „Naujųjų žvaigždžių kūdikių bumas“

„Rutgers“ išvados nėra skirtos ginčyti dabartinių idėjų apie galaktikų atsiradimą ir gali padidinti mūsų supratimą apie visatą. Kreditas: Rutgerso universitetas, Naujasis Bransvikas Stebina tai, kaip...

Newsletter

Subscribe to stay updated.