在第一次,科学家们使用声波控制脑细胞

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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