प्रत्यारोपण-मुफ्त optogenetics को कम करता है मस्तिष्क क्षति के दौरान neuronal उत्तेजना — ScienceDaily


एक न्यूनतम इनवेसिव optogenetic तकनीक की आवश्यकता नहीं है कि मस्तिष्क प्रत्यारोपण सफलतापूर्वक चालाकी से न्यूरॉन्स की गतिविधियों में चूहों और बंदरों, शोधकर्ताओं की रिपोर्ट 29 अप्रैल जर्नल में न्यूरॉन. शोधकर्ताओं ने पहली बार आनुवंशिक रूप से इंजीनियर न्यूरॉन्स का उत्पादन करने के लिए एक नव विकसित की है, बहुत प्रकाश के प्रति संवेदनशील प्रोटीन कहा जाता है आत्मा । वे फिर दिखा दिया है कि यह संभव है करने के लिए चमक प्रकाश खोपड़ी के माध्यम से परिवर्तन करने के लिए neuronal प्रतिक्रियाओं के दौरान पूरे माउस मस्तिष्क के माध्यम से, और एक मोटी झिल्ली कहा जाता है ड्यूरा तक पहुँचने के लिए सतही क्षेत्रों के मकाक मस्तिष्क.

“इस नए उपकरण की अनुमति देगा neuroscientists लागू करने के लिए optogenetics पशु प्रयोगों में, जबकि यह सुनिश्चित करना है कि दिमाग का अध्ययन किया जा रहा हैं न्यूनतम क्षतिग्रस्त प्रयोगों के दौरान कहते हैं,” सह वरिष्ठ अध्ययन के लेखक Guoping फेंग के मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एमआईटी). “विशेष रूप से, बंदर मॉडल के लिए महत्वपूर्ण हैं के बारे में हमारी समझ के लिए उच्च संज्ञानात्मक समारोह और उसके रोग में मस्तिष्क संबंधी विकार के रूप में इस तरह के एक प्रकार का पागलपन और अल्जाइमर रोग, और के लिए उपचार विकसित करने के लिए इन विनाशकारी मस्तिष्क संबंधी विकार।”

Optogenetics है कि एक विधि का उपयोग शामिल है के लिए प्रकाश को सक्रिय या निष्क्रिय हैं कि न्यूरॉन्स आनुवंशिक रूप से संशोधित का उत्पादन करने के लिए प्रकाश-उत्तरदायी प्रोटीन कहा जाता है opsins. इस दृष्टिकोण की अनुमति दी है neuroscientists की जांच करने के लिए कारण की भूमिका अलग अलग प्रकार के न्यूरॉन्स की एक किस्म में व्यवहार और संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं. लेकिन एक प्रमुख दोष यह है कि इस तकनीक को आम तौर पर की आवश्यकता का आरोपण ऑप्टिकल फाइबर, जो कर सकते हैं मस्तिष्क क्षति का कारण है और सूजन और संक्रमण का खतरा बढ़.

“पूर्व के लिए हमारे अध्ययन में, एक ही अध्ययन में योगदान दिया है करने के लिए विभिन्न तरीकों के विकास optogenetic उत्तेजना के तरीकों होगा कि न्यूनतम इनवेसिव मस्तिष्क के लिए कहते हैं,” सह वरिष्ठ अध्ययन के लेखक रॉबर्ट Desimone की एमआईटी. “हालांकि, इन अध्ययनों के सभी विभिन्न सीमाओं की हद में मस्तिष्क क्षेत्रों में वे सकता है को सक्रिय करें । एक प्रमुख नवीनता के हमारे अध्ययन है कि यह पहली बार प्रदर्शित करने के लिए एक विधि को सक्रिय करने के लिए किसी भी माउस मस्तिष्क क्षेत्र स्वतंत्र के साथ अपने स्थान के प्रकाश के बाहर से खोपड़ी.”

नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं का इस्तेमाल प्रकाश के प्रति संवेदनशील प्रोटीन आत्मा में हेरफेर करने के लिए न्यूरॉन्स की गतिविधियों में पार्श्व हाइपोथैलेमस-एक गहरी क्षेत्रों के लिए माउस मस्तिष्क. वे किया था तो उदय प्रकाश के माध्यम से एक ऑप्टिकल फाइबर के ऊपर तैनात बरकरार खोपड़ी. कि पुष्टि करने के लिए दृष्टिकोण काम कर रहा था, वे भी नजर रखी neuronal प्रतिक्रियाओं में है कि मस्तिष्क के क्षेत्र का उपयोग electrophysiological रिकॉर्डिंग.

प्रसव के नीले प्रकाश को प्रेरित किया न्यूरॉन्स और बाधित खिला व्यवहार है, जो द्वारा नियंत्रित किया जाता है पार्श्व hypothalamus. इसके अलावा, नारंगी प्रकाश निष्क्रिय न्यूरॉन्स और बहाल सामान्य भोजन की खपत । आगे के विश्लेषण की पुष्टि की है कि इस दृष्टिकोण का कारण नहीं था मस्तिष्क में सूजन या चोट.

शोधकर्ताओं की थी संशोधित करने के लिए उनकी तकनीक में मकाक है, जो बहुत मोटा खोपड़ी चूहों की तुलना में. वे वितरित प्रकाश के माध्यम से एक ऑप्टिकल फाइबर के बाहर रखा गया ड्यूरा-एक मोटी झिल्ली से बना घने ऊतक कि चारों ओर से घेरे है मस्तिष्क. इन प्रयोगों से पता चला है कि आत्मा में इस्तेमाल किया जा सकता बंदरों को बदलने के लिए neuronal प्रतिक्रियाओं में प्रांतस्था — बाहरी परत के तंत्रिका ऊतक में मस्तिष्क. लेखक के अनुसार, कोई पूर्व अध्ययन का प्रदर्शन किया था एक optogenetic विधि के साथ इस तरह के कम से कम invasiveness में मकाक.

हैरानी की बात है, इस तकनीक में सक्षम था करने के लिए प्रेरित और बाधित स्थानीय क्षेत्र संभावित दोलनों — लयबद्ध, सिंक्रनाइज़ विद्युत न्यूरॉन्स की गतिविधियों. अब तक, यह बहुत मुश्किल हो गया है में हेरफेर करने के लिए दोलनों अध्ययन करने के लिए उनके कारण की भूमिका में मस्तिष्क कार्य करता है ।

“इन दोलनों कर रहे हैं विश्वास करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हो सकता है के लिए कई कार्यों के मस्तिष्क, सहित स्मृति, ध्यान, नींद, और निर्णय लेने,” कहते हैं, सह पहले लेखक डिएगो मेंडोज़ा-Halliday के एमआईटी. “यह रोमांचक था कि खोजने के लिए हमारे नए opsin इस्तेमाल किया जा सकता है के रूप में करने के लिए एक विधि पर और बंद इन मस्तिष्क तरंगों पर होगा, के बाद से यह अनुमति देगा हमें बेहतर करने के लिए भूमिका का अध्ययन की इन लहरों में कई मस्तिष्क कार्यों।”

आगे बढ़ रहा है, आत्मा-आधारित optogenetics खोलता है कई नए रास्ते के अनुसंधान. उदाहरण के लिए, इस दृष्टिकोण पर प्रकाश डाला सकता जल्दी मस्तिष्क के विकास है, जो विशेष रूप से अतिसंवेदनशील करने के लिए गंभीर ऊतकों को नुकसान की वजह से लंबे समय तक ऑप्टिकल फाइबर प्रत्यारोपण. इसकी वजह से बेहतर प्रकाश के प्रति संवेदनशीलता, आत्मा के लिए इस्तेमाल किया जा सकता को नियंत्रित करने के लिए neuronal प्रतिक्रियाओं में बड़े पैमाने पर तंत्रिका सर्किट में शामिल मस्तिष्क के विभिन्न कार्यों. इसके अलावा, आत्मा सक्रिय रहता है के लिए अधिक से अधिक 30 मिनट के लिए अनुमति देता है, वैज्ञानिकों का अध्ययन करने के लिए लंबी अवधि के व्यवहार में स्वतंत्र रूप से चलती जानवरों नहीं कर रहे हैं कि द्वारा प्रतिबंधित ऑप्टिकल फाइबर.

के लिए अपने स्वयं के भाग के लिए, शोधकर्ताओं ने काम करेंगे में सुधार लाने पर संवेदनशीलता की आत्मा तो वे हेरफेर सकता neuronal गतिविधि के माध्यम से मोटी खोपड़ी के बड़े जानवरों तक पहुँचने के लिए गहरी मस्तिष्क क्षेत्रों. इसके अलावा करने के लिए स्तन के बीच का कारण बनता है तंत्रिका विज्ञान और मनोरोग विकार पशुओं में, इस दृष्टिकोण एक दिन के लिए इस्तेमाल किया जा के इन विकारों के उपचार में मनुष्य ।

हालांकि तकनीक को कम कर देता है invasiveness और मस्तिष्क क्षति के साथ जुड़े optogenetics, यह अभी भी एक लंबा रास्ता से नैदानिक अनुवाद. “इससे पहले कि optogenetics माना जा सकता है एक व्यवहार्य उपचार के विकल्प, संभावित जोखिम के इस तरह के उपचार में रोगियों की जरूरत है होना करने के लिए सावधानी से मूल्यांकन, विशेष रूप से उन लोगों के साथ जुड़े अभिव्यक्ति के opsin, एक विदेशी प्रोटीन, मस्तिष्क में,” फेंग कहते हैं.

कहानी का स्रोत:

द्वारा उपलब्ध कराई गई सामग्री सेल प्रेस. नोट: सामग्री संपादित किया जा सकता है के लिए शैली और लंबाई ।



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