Nieuw draadloos implantaat simuleert succesvol zenuwen


Nieuw draadloos implantaat simuleert succesvol zenuwen

Het eerste draadloze en volledig geïmplanteerde apparaat voor het leveren van optogenetische zenuwsimulatie is gecreëerd, waardoor een revolutie is van hoe licht de activiteit van de hersenen kan regelen.

Het been van de muis wordt gestimuleerd door het implanteerbare apparaat, dat wordt aangedreven door het eigen lichaam van het knaagdier.

Beeldkrediet: Austin Yee

Gedetailleerd in het tijdschrift Natuurmethoden , Het apparaat is de oprichting van wetenschappers uit het Stanford Bio-X Programma, dat is aangesloten bij Stanford University, CA.

Optogenetica is een relatief nieuwe ontdekking waarbij het gebruik van lichtresponsieve eiwitten in de hersenen wordt gebruikt. Door het gebruik van licht om neurale activiteit te manipuleren, kunnen wetenschappers specifieke neuronen aan en uit zetten met ongekende nauwkeurigheid.

Het is echter niet bewezen dat het soms het meest praktische hulpmiddel is.

Een glasvezelkabel is traditioneel verplicht aan het hoofd te bevestigen om ervoor te zorgen dat het licht succesvol wordt geleverd aan de genetisch gemodificeerde hersencelensembles. Dit kan afschrikwekkend zijn in muizen, omdat ze geen kleine ruimten of doolhofjes kunnen doorlopen zonder inbreuk op de bijgeleverde kabel.

Daarnaast hebben wetenschappers de taak om de muis fysiek te behandelen voor het experiment, wat de muis waarschijnlijk zal beïnvloeden en het dier afwijkt van zijn natuurlijke gedrag.

Een andere uitdaging voor wetenschappers die optogenetica gebruikt, is hoe het apparaat wordt aangedreven en de beweging beheren. Nogmaals, dit is traditioneel opgelost met behulp van een omvangrijk apparaat dat aan het hoofd is gehecht - compleet met spoelen en sensoren - om de muis te lokaliseren en stroom te leveren.

Het zijn deze problemen die hebben voorkomen dat optogenetica succesvol wordt gebruikt om psychische problemen, zoals stress, depressie en angst te onderzoeken.

Een apparaat de grootte van een peperkorrel

Ada Poon, een assistent professor in elektrotechniek aan de Stanford Universiteit, heeft succesvol het miniatuurapparaat ontwikkeld dat de grootte van een peperkorreld is.

Om het apparaat te bedienen had ze het idee om het eigen lichaam van de muis te gebruiken om radiofrequentie-energie over te brengen, die gewoon de juiste golflengte had om in een muis te resoneren.

Hoewel haar eerste werk op het apparaat werd gepubliceerd, was ze nog niet zeker hoe een kamer op te bouwen om de radiofrequentie energie te versterken en op te slaan.

Samen met Yuji Tanabe, een onderzoeksassistent in het laboratorium van Poon, creëerde het paar een laatste kamer. In de eerste vorm zou de open kamer energie uitstralen in alle richtingen. Een honingraatrooster werd bovenop de kamer gelegd om dit tegen te gaan, waardoor de energie in de kamer kon blijven.

Het rooster zorgt voor een mate van flexibiliteit. Wanneer de muispoot in contact komt met het raster, ontvangt het niet de volledige omvang van de opgeslagen energie hieronder. In plaats daarvan wordt de muis een kanaal voor de energie vanwege de exacte golflengte die in hun lichaam resoneert. De stroom wordt dan vastgehouden door een minuscule 2 mm spoel in het apparaat.

De onderstaande video laat zien hoe het apparaat werkt:

Deze nieuwe techniek stelt onderzoekers in staat om het apparaat succesvol te bedienen en de bewegingen van de muis te volgen zonder enige beperkingen of interferentie met het natuurlijke gedrag ervan.

Het apparaat is ook de eerste poging tot draadloze optogenetica die onder de huid kan worden geïmplanteerd, waardoor verdere onderzoek naar specifieke spieren en organen mogelijk is.

Poon beschrijft de ontdekking als een "nieuwe manier" van het leveren van draadloze kracht voor optogenetica en zegt dat het ontwerp van de stroombron publiekelijk beschikbaar is voor andere onderzoekers die gebruiken.

Het onderzoeksteam hoopt dat de ontdekking de deur opent voor nieuw innovatief onderzoek naar psychische aandoeningen, bewegingsstoornissen en ziekten van de interne organen. Er is al een subsidie ​​toegekend aan de onderzoekers om chronische pijn te onderzoeken en eventuele nieuwe behandelingen te onderzoeken.

Eerder dit jaar, Medical-Diag.com Gemeld hoe een optogenetische methode werd gebruikt om een ​​kunstmatige band tussen ongebonden herinneringen in muizen te creëren.

Het is belangrijk te benadrukken dat optogenetica alleen effectief is op zenuwen die eerder bereid zijn om lichtgevoelige eiwitten te bevatten. In het laboratorium wordt dit gedaan door bepaalde muizen te fokken om deze eiwitten te bevatten of door ze fysiek te injecteren in een selecte groep zenuwen.

1ste implantatie kleinste pacemaker ter wereld (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Medische praktijk