Un dispositif miniature qui Optogenetics composé, en utilisant la lumière pour contrôler l'activité du cerveau, avec une technique de conception nouvelle pour l'alimentation des appareils sans fil implanté est la première méthode de fournir optogénétique entièrement interne.

Le dispositif étend considérablement la portée de la recherche qui peut être transporté par optogénétique les souris des expériences à l'intérieur ou interagir librement avec les autres animaux.



Ada Poon, un assistant professeur de génie électrique à l'Université Stanford, a déclaré:

"Ceci est une nouvelle façon de fournir de l'énergie sans fil pour optogénétique. Et" beaucoup plus petit et peut se déplacer la souris pendant une expérience. "

Redimensionnée

Jusqu'à maintenant unitl, optogénétique nécessaire un câble de fibre optique reliée à la tête d'une souris pour fournir de la lumière et de contrôler vos nerfs. Avec ce casque relativement restrictive, les souris peuvent se déplacer librement dans une cage ouverte, mais ne peuvent pas naviguer dans un espace clos ou un trou dans un tas de dormir compagnons de cage la manière d'une souris pourrait effacer.

Aussi, avant une expérience un scientifique doit utiliser la souris pour connecter le câble, soulignant la souris et éventuellement modifier le résultat de l'expérience. Ces restrictions limitent ce qui peut être appris par optogénétique.

Les gens ont étudié avec succès une série de questions scientifiques, y compris la façon de soulager les tremblements dans la maladie de Parkinson, la fonction des neurones qui transmettent traitements de la douleur et possibles pour la course. Cependant, des problèmes de visage avec une composante sociale comme la dépression ou l'anxiété ou impliquant des labyrinthes et d'autres types de mouvements sont plus difficiles lorsque la souris est connectée.

Optogenetics ne fonctionne que sur les nerfs qui ont été soigneusement préparés pour contenir des protéines qui réagissent à la lumière.

Dans le laboratoire, les scientifiques élevés souris ou à contenir ces protéines dans des groupes sélectionnés de nerfs ou avoir attentivement et injecter soigneusement virus portant des protéines de l'ADN dans le nerf de la taille de la soie dentaire. Une lumière, soit par le biais d'un câble de fibre optique ou un appareil sans fil, sur les neurones qui ne sont pas préparés, il n'a aucun effet.

Propulsé Up

Poon a déclaré que le développement de la petite dispositif pour fournir la lumière était la partie facile. Ce qui était, il était difficile de comprendre comment nourrir sur une large zone, sans compromettre l'efficacité de puissance.

Dans des expériences comportementales, la souris peut se déplacer tout autour, et les chercheurs ont besoin d'un moyen de suivre le mouvement pour fournir la puissance localisée. Poon savait autres laboratoires ont été confrontés au même problème en utilisant des dispositifs encombrants qui se fixent sur le crâne et complexes réseaux de bobines jumelés avec des capteurs pour détecter la souris et fournir de l'énergie localisée.

"Nous étions paresseux», dit Poon. "Cela sonnait comme un beaucoup de travail."

Ainsi, au lieu qu'elle a obtenu ce qu'elle appelle une idée folle d'utiliser tout le corps de la souris pour déplacer l'énergie de fréquence radio qui était juste la bonne longueur d'onde à résonner dans une souris. Peut-être fou, mais il a travaillé, et a publié les résultats le 4 Août dans Physical Review appliquée avec des co-auteurs avant que John Ho, un étudiant diplômé qui est maintenant professeur adjoint à l'Université nationale de Singapour, et Yuji Tanabe, un actionnaire recherche dans son laboratoire.

Poon a eu l'idée, mais au départ, ne savait pas comment construire une salle pour stimuler l'énergie et de stocker la radio. Elle a consulté avec son père et Tanabe, qui avait travaillé au centre de recherche de Stanford SLAC et savait une chose ou deux sur le traitement d'une telle cavité, puis voyagé au Japon pour l'assemblage et le test initial.

Le père de Tanabe où leur dernière pièce comme une «pépinière du projet," mais cela a fonctionné. Cependant, dans son état natif de chambre ouverte serait émettre de l'énergie dans toutes les directions.

Au lieu de cela, une grille est superposée sur le dessus de la chambre avec des trous qui sont plus petits que la longueur d'onde de l'énergie contenue à l'intérieur. Cette énergie essentiellement piégé dans la chambre.

L'essentiel est que il ya une petite chambre »de manœuvre sur le gril. Donc, si quelque chose de semblable, par exemple, une patte de rat étaient présents, il aurait été en contact avec la limite de toute l'énergie emmagasinée.

Topo Conduit

Et rappelez-vous que la longueur d'onde est la longueur d'onde exacte qui résonne chez les souris? La souris devient essentiellement un conduit, libérant l'énergie à partir de la chambre dans son corps, qui est capturé par une bobine de 2 mm dans le dispositif.

Partout où les mouvements de la souris, le corps entre en contact avec l'énergie, attire et la puissance de l'appareil. Ailleurs, l'énergie reste parfaitement contenait. De cette façon, la souris devient son propre dispositif d'alignement de piste pour la livraison de puissance.

Cette nouvelle façon de fournir la puissance est ce qui a permis à l'équipe de créer un si petit appareil. Et dans ce cas, la taille est critique.

Le dispositif est la première tentative d'accès optogénétique qui est assez petit pour être implanté sous la peau et peut également être en mesure de déclencher un signal dans certains muscles ou des organes, qui ne sont pas déjà accessible à l'optogénétique.

L'équipe explique que l'appareil et l'alimentation nouveau mécanisme ouvrent la porte à une série de nouvelles expériences pour mieux comprendre et traiter les troubles de santé mentale, les troubles du mouvement et les maladies des organes internes.

Kate L Montgomery, Alexander J. Yeh, John S I, Vivien Tsao, Shrivats Mohan Iyer, Logan Grosenick, Emily A Ferenczi, Yuji Tanabe, Karl Deisseroth, L Scott Delp et Ada SY Poon
Alimenté sans fil, optogénétique complètement interne dans le cerveau, la colonne vertébrale et des circuits périphériques chez les souris
Nature Methods