在第一次,科学家们使用声波控制脑细胞
![For the first time, sound waves are used to control brain cells. Salk scientists developed the new technique, dubbed sonogenetics, to selectively and noninvasively turn on groups of neurons in worms that could be a boon to science and medicine. Credit: Salk Institute 在第一,索尔克的科学家使用声波控制脑细胞](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2015/infirstsalks.jpg)
索尔克的科学家开发了一种新的选择性地激活大脑,心脏、肌肉和其他细胞使用超声波。这项新技术,被称为sonogenetics,有一些相似之处的蓬勃发展使用光激活细胞为了更好地理解大脑。
这个新方法使用相同类型的波用于医学sonograms-may有优势就在光学一方式开展试点optogenetics-particularly时适应人类治疗的技术。它描述了2015年9月15日,《华尔街日报》自然通讯。
“光学技术非常适合一些用途,我认为我们将在这方面继续发展,“说Sreekanth Chalasani,索尔克分子神经生物学实验室的助理教授和这项研究的资深作者。“但这是一个新的、额外的工具来控制神经元和其他细胞在体内。”
在光遗传学,研究人员添加光敏通道蛋白质神经元他们希望学习。闪亮的激光聚焦于细胞,他们可以选择性地打开这些通道,激活或沉默目标神经元。但是使用一个光遗传学方法在细胞在大脑深处是困难的:通常情况下,研究人员进行植入手术光纤电缆能够进入细胞。另外,光在大脑和身体的其他组织。
Chalasani教授和他的团队决定,看看他们是否可以开发一种方法,而不是依靠超声波激活。“相比之下,低频超声波可以穿透身体没有任何散射,”他说。“这可能是一个很大的优势,当你想要刺激一个区域在大脑深处而不影响其他地区,”斯图尔特·易卜生说Chalasani实验室的一个博士后,第一作者的新工作。
Chalasani和他的同事们第一次表明,在线虫线虫,微气泡的气体以外的蠕虫放大低强度是很必要的超声波。“微型气泡生长和缩小与超声波压力波,“易卜生说。“这些振荡可以早到蠕虫传播。”
接下来,他们发现一个膜离子通道、TRP-4,应对这些波。当超声波的机械变形气泡进入虫传播,会引起TRP-4通道的开放和激活细胞。有了这些知识,团队尝试添加TRP-4通道神经元通常不拥有它。通过这种方法,他们成功地激活神经元,通常不会对超声波。
到目前为止,sonogenetics只应用于秀丽隐杆线虫神经元。但TRP-4可以被添加到任何calcium-sensitive细胞类型在任何生物包括人类,Chalasani说。然后,微气泡被注射到血液中,分布在整个body-an方法已经用于一些人类的成像技术。超声波是非侵入性可以达到任何感兴趣的组织,包括大脑、微气泡被放大,并激活通过TRP-4感兴趣的细胞。和许多细胞在人体内,他指出,可以应对TRP-4造成的大量的钙。
“真正的奖将是否可能在哺乳动物工作大脑”,Chalasani说。他的小组已经开始在老鼠身上测试的方法。“当我们进入治疗人类,我认为我们有一个更好的用无创性sonogenetics比与光遗传学方法。”
光遗传学和sonogenetics方法,他补充说,承诺在基础研究,让科学家研究细胞活化的影响。他们也可能是有用的治疗通过激活细胞受到疾病的影响。然而,无论是技术用于人类,研究人员首先需要开发安全的方式来提供光线或ultrasound-sensitive渠道目标细胞。
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