Введение
Исследователи разработали неинвазивный метод под названием биолюминесцентная оптогенетика (BL-OG), который использует свет для активации нейронов головного мозга без необходимости имплантированных устройств. Этот метод может изменить подходы к лечению неврологических заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, предлагая более безопасную альтернативу глубокой стимуляции мозга.
Принцип работы
В основе метода лежит естественная химическая реакция, похожая на свечение светлячков, которая позволяет регулировать активацию мозга. Исследователи могут точно контролировать эффект, регулируя дозировку вещества люциферина, которое вызывает активацию света.
Демонстрация метода
Исследователи из Рочестерского университета (University of Rochester) продемонстрировали неинвазивный метод с использованием BL-OG, который использует свет для активации нейронов головного мозга. Способность регулировать активацию мозга может изменить инвазивные процедуры, такие как глубокая стимуляция мозга, которые используются для лечения болезни Паркинсона и других неврологических заболеваний.
Преимущества новой техники
Преимущество этой новой техники заключается в том, что она может вызвать активацию мозга без использования имплантированного в мозг устройства для подачи физического света.
Необходимые инструменты
Для работы BL-OG понадобится несколько инструментов:
- Оптогенетика: признанный метод исследования, использующий свет для активации или инактивации клеток мозга.
- Биолюминесценция: та же химическая реакция, которая придаёт светлячку свечение, обеспечивающее свет, необходимый для работы оптогенетики.
Процесс активации
Сочетание этих инструментов создаёт материал, необходимый для BL-OG. Но для работы BL-OG всё равно нужно что-то, что «включит» свет. Органическое вещество люциферин в сочетании с биолюминесценцией создаёт свет, который активирует оптогенетику и модулирует клеточный ответ в мозге без разреза.
Тестирование комбинации
Исследователи из лаборатории Haptics Lab протестировали эту комбинацию. Они поместили BL-OG в заранее определённую область мозга мышей. Затем они ввели люциферин через вену на хвосте животного, чтобы активировать целевые клетки мозга. Они обнаружили, что эффекты BL-OG быстро возникают в мозге, но эти эффекты можно контролировать, масштабируя дозировку люциферина у животных.
Перспективы и возможности
«Преимущество этой техники в том, что мы можем активировать мозг без кабеля. Меньше риска заражения и других проблем, поскольку это неинвазивный метод», — говорит Гомес-Рамирес.
«Если мы хотим стандартизировать эту технику в лаборатории и, возможно, в клинике, крайне важно отобразить все важные параметры её использования. Эти последние результаты позволяют нам теперь работать над точной настройкой желаемых эффектов BL-OG в зависимости от потребностей и требований», — добавляет исследователь.
Дополнительные возможности
Исследователи также смогли отследить нейромодуляционные эффекты BL-OG посредством биолюминесцентной активности — ещё одной потенциальной особенности этого метода, которая может дать представление о том, как работает мозг.
Литература.
“Strength of Activation and Temporal Dynamics of BioLuminescent-Optogenetics in Response to Systemic Injections of the Luciferin” by Manuel Gomez-Ramirez et al. NeuroImage
