Главная  Информация для покупателей  Новости науки  Созданы тончайшие свето-управляемые провода для модуляции электрических сигналов мозга

Созданы тончайшие свето-управляемые провода для модуляции электрических сигналов мозга

04 февраля 2018


Новое исследование показало, как мельчайшие проводки, изготовленные из кремния, могут использоваться для управления электрической сигнализацией между нейронами. Исследование может пролить свет на причины некоторых расстройств головного мозга, и может быть, поможет разработать эффективные методы их лечения.

Стержень в правом верхнем углу служит для изменения электрической сигнализации между нейронами. Все изображение меньше диаметра человеческого волоса.

Человеческий мозг по сей день остается черным ящиком. До конца непонятно как сеть быстро движущихся электрических сигналов превращается в мысль, движение или болезнь. Но эта сеть электрическая, а значит, ее можно взломать — вопрос заключается только в открытие точного и простого способа манипуляции электрической сигнализацией, которой обмениваются нейроны.

В недавнем исследовании ученых Чикагского университета было показано, как крошечные, прозрачные проводки, изготовленные из кремния могут служить для проведения этих электрических сигналов. Исследование, результаты которого опубликованы 19 февраля 2018 г. в Nature Nanotechnology, предлагает новый способ пролить свет на причины и, возможно, когда-нибудь лечение расстройств головного мозга.

Десять лет назад научный мир был взбудоражен новостью о создании манипулирующей нейронной активностью посредством света технике, которая была названа оптогенетикой. Проблемой данной методики стала ее зависимость от генетики — для осуществления была необходима вставка гена, индуцирующего реакцию на свет, в клетку-мишень. С тех пор были предложены и другие способы модуляции нейронов, но оптимальных и действенных методик так и не смогли найти.

Команда во главе с ассистентом профессора Божи Тянь создала крошечные провода, ранее разработанные для солнечных батарей. Эти нанопроволочки настолько малы, что сотни из них могут сидеть бок о бок на краю листа бумаги, они соизмеримы с частями клеток, с которыми их пытаются связать.

Эти нанопроволоки состоят из двух типов кремния, которые способны создавать слабый электрический ток при попадании света. Золото, рассеянное специальным способом на поверхности проволоки, действует как катализатор, стимулируя электрохимические реакции.

«При подсветке провода разность напряжений между внутренней и внешней частями клетки немного уменьшается, что облегчает прохождение электрических сигналов от нейрона в соседние клетки», — сказал Тянь.

Команда протестировала этот подход на крысиных нейронах, выращенных в лаборатории, и специальное внутриклеточное контрольно-измерительное оборудование показало, что это действительно может инициировать нейроны, заставляя их активироваться электрическими сигналами.

«Самое приятное заключается в том, что и золото, и кремний являются совместимыми с биологическими тканями материалами», — сказал аспирант Рамья Парамсаван, первый автор исследования. «Кроме того, после введения в организм, структуры такого размера элиминируются естественным образом через пару месяцев».

«Это фундаментальный и очень перспективный подход», — сказал Тянь. Следующим, что они планируют, станет тестирование системы на животных, что может помочь исследователям понять, как эти электрические сигналы работают в мозге. В перспективе будет рассмотрена возможность решения таких проблем, как изучение болезни Паркинсона и других психических расстройств.

Другая информация
15 апреля 2021
Техника ультразвуковой визуализации позволяет читать мысли

Работа новой системы основывается на технологии функционального ультразвука, которая точно отображает нейронную активность из ее источника глубоко в мозге с разрешением около 100 мкм.

12 апреля 2021
Изучена структура углерода под давлением 2000 гПа

Алмазная фаза углерода, как считают ученые, является самой «упрямой» структурой, которая способна сохранится в гораздо большем диапазоне планетарных условий, чем считалось ранее.

08 апреля 2021
Археи искажают свою ДНК экстремальными способами

Микробы-археи могут мгновенно искажать свою ДНК, чтобы включать и выключать нужные гены. Такой вид молекулярной «гимнастики» ранее никогда не наблюдался у других организмов.

05 апреля 2021
Ученые разработали устройство, которое помогает ускорить регенерацию костей

Новый модифицированный метод введения лекарств с помощью специального имплантируемого устройства исключает необходимость в повторных инъекциях.

01 апреля 2021
Искусственный интеллект поможет диагностировать рак молочной железы

Аналитическая система была обучена с помощью процессов машинного обучения, чтобы предсказывать такие молекулярные характеристики, как экспрессия генов и белков и состояние ДНК.

Вся информация


Сайт использует файлы cookies. Продолжая просматривать сайт Вы соглашаетесь с использованием cookies. Хорошо!