Forskere leser og skriver hjernens signaler ved hjelp av lysflammene


Forskere leser og skriver hjernens signaler ved hjelp av lysflammene

Ved hjelp av to banebrytende teknologier har forskere funnet en ny måte å forstå hvordan hjernen fungerer. I Naturmetoder Journal, rapporterer de hvordan de brukte blinker av lys til både "lese" og "skrive" elektriske signaler sendt av individuelle nevroner.

Teamet aktiverte seks nevroner i form av et smilende ansikt. Den fargekodede responsen - i grønt - beviser metoden som brukes til å aktivere mønsteret av neuroner.

Billedkreditt: Lloyd Russell, Hausser Lab, UCL.

Teamet fra University College London (UCL) sier tilnærmingen de har utviklet "utvider den optogenetiske verktøykassen."

Lese- og skriveteknikkene gjør det mulig for dem å aktivere utvalgte hjerneceller i forskjellige mønstre og måle hvordan kretsen reagerer - i hovedsak gjør det mulig for dem å "forhøre" en hjernekrets på en bestemt måte.

Seniorforfatter Michael Hausser, professor i nevrovitenskap i UCLs Wolfson-institutt for biomedisinsk forskning, sier at de håper å bruke teknikken til å stille spørsmålene til hjernen, og fra svarene det gir, forstår bedre hvordan det virker:

"Kombinere lesing og skriving av aktivitet i de samme nevronene i den intakte hjernen kan revolusjonere hvordan nevrologer kan samhandle med og forstå hjernens aktivitet."

Det er som å ha en samtale med hjernen. Prof. Hausser forklarer at med tiden får svarene du får, deg til å føle på de viktigste spørsmålene å spørre:

"På samme måte som vi kombinerer bestemte ord i setninger som fremkaller et svar fra noen vi snakker med, brukte vi lys til å aktivere bestemte kombinasjoner av nerveceller i den intakte hjernen og registrere hvordan de andre cellene reagerer."

I deres papir beskriver prof. Hausser og kollegaer hvordan de konstruerte nerveceller i hjernen til mus, slik at de kunne lese og skrive hjernens signaler.

For å lese hjernens signaler kodet de genetisk kodede aktivitetssensorer i nervecellene for å lyse opp når cellene er aktive. Og for å skrive hjernens signaler konstruerte de samme nerveceller for å uttrykke lysfølsomme proteiner som kan aktiveres med blinker av lys.

Ved å kombinere teknikkene fikk laget til å observere og kontrollere hjernens aktivitet i musene.

De aktiverte utvalgte hjerneceller i forskjellige mønstre og målte responser

Papiret beskriver også hvordan laget fant en måte å aktivere flere hjerneceller samtidig. Ved hjelp av en holografisk teknikk delte de en stråle av lys inn i mindre stråler som de rettet mot individuelt utvalgte hjerneceller.

De testet tilnærmingen på en gruppe hjerneceller som responderer på berøring. Når de aktiverte de utvalgte nevronene med strålene, så de blitser av aktivitet, ikke bare i de aktiverte nevronene, men også i hundrevis av deres naboer.

De aktiverte utvalgte hjerneceller i forskjellige mønstre og målte hvordan kretsen reagerte - demonstrerte hvordan teknikken ga en måte å "forhøre" den valgte hjernekretsen.

De gjentok eksperimenter i samme gruppe av nevroner i de samme musene over dager og uker, slik at de kunne ha en utvidet "samtale" med hjernekretsen.

Første forfatter Dr. Adam Packer, også av UCLs Wolfson-institutt for biomedisinsk forskning, sier at deres arbeid gir nevrologer muligheten til å ha "en langsiktig og engasjerende samtale med hjernebarken i hjernen til en mus."

"Viktigst," legger han til, "siden metodene for både opptak og aktivering er avhengig av lys, er denne teknikken fleksibel og ikke-invasiv."

Målet er å sprenge den "neurale koden" av sensorisk oppfatning

Teamet håper til slutt å knekke den "neurale koden" av sensorisk oppfatning - språket våre hjerneceller bruker til å fortelle hverandre om den informasjonen våre sanser samler fra vårt miljø. Dette ville være en spillveksler for nevrovitenskap.

Innsiktene som ble oppnådd, kunne også strekke seg utover å forstå neural kode - de kunne avdekke hvordan hjernevirksomhet går haywire i forstyrrelser som autisme og demens.

Dr. John Isaac, leder av nevrovitenskap og mental helse på Wellcome Trust - en sponsor av studien - sier:

Denne nye tilnærmingen hjelper oss å forstå hvordan kompleks oppførsel er produsert av nervesystemet. Arbeidet er et skritt mot å realisere en av de ultimate utfordringene i moderne vitenskap: forstå hvordan hjernen behandler informasjon for å skape passende tiltak."

Fondene for studien kom fra Europakommisjonen, European Molecular Biology Organization, European Research Council, Medical Research Council, Gatsby Charitable Foundation og Wellcome Trust.

I juli 2014, Medical-Diag.com Rapporterte en studie hvor nevrologer hemmet muskel sammentrekninger med optogenetics. Et team fra MIT viste for første gang hvordan de kunne kontrollere muskelbevegelsen ved å skinne lyset på dyrene i ryggen mens de var våken og våken.

Lazer Team (Video Medisinsk Og Faglig 2020).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis