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  • 【48812】麻省理工团队打破:植入式压电超声影响器引领脑部深层激活新纪元

  • 上架时间: 2024-06-15 |   作者: 五星电视体育直播观看免费
    准确的神经影响可以彻底改变神经体系疾病的医治办法。由于免疫反应和电场浸透有限,根据电极的影响设备
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  准确的神经影响可以彻底改变神经体系疾病的医治办法。由于免疫反应和电场浸透有限,根据电极的影响设备在完成准确和共同的靶向方面面对巨大应战。超声可以在必定程度上协助能量传达,但经颅超声影响脑深部时的空间分辨率有限。作者报导了一种植入式压电超声影响器(ImPULS),它可以发生100 kPa的超声焦压来调理神经元的活动。ImPULS是一种彻底封装的、柔性的压电微机械超声换能器,不存在电化学活性元素为完成长时刻稳定性提出了新策略。作者证明了ImPULS影响小鼠海马切片神经元,ii)激活细胞海马的麻醉小鼠诱导c-Fos的表达,和iii)影响黑质细密部的多巴胺能神经元,引发多巴胺开释的时刻确定调理。本作业介绍了一个超声渠道,用于空间定位的神经影响和探究大脑深部的基本功用。

  可植入的压电超声影响器ImPULS,可经过手术植入大脑。上图显现了植入野生型小鼠皮层下区域的ImPULS示意图。在施加沟通电压时,ImPULS发生一个超声波束并影响邻近的神经元。ImPULS选用转印工艺,运用经用聚合物绝缘的生物相容性压电陶瓷来制作可植入超声波影响器。基底可以被规划成满意运用的要求,如耐化学性、刚度和生物稳定性。ImPULS具有更薄的概括然后更好地与软脑安排结合。空腔和背衬层也被规划用于添加ImPULS的刚度。作者挑选KNN作为无铅压电层,由于其比较来说较高的压电系数(e31,d31)和耐久性。

  作者接下来测验ImPULS在小鼠体内激活细胞调集的效能。为此,经过手术将ImPULS植入对哺乳动物的学习和回忆至关重要的脑区海马。具体来说,将ImPULS定位到海马构成的背侧CA1,以测验不同影响计划的有效性。量化了dCA1中cFos的相对水平,以丈量麻醉下不同时刻的ImPULS影响导致的神经激活程度。与无影响组比较,一切影响参数均添加了cFos的中等水准。此外,观察到CA3和DG中cFos的表达,标明ImPULS的效能影响参数。在植入ImPULS后14天测验了小鼠dCA1层的ImPULS影响。成果发现,ImPULS影响足以引起缓慢植入后的神经元激活。这标明ImPULS设备在更多的缓慢时刻尺度上是可行的。免疫安排学染色显现,在离ImPULS传感器最近的安排区域,小胶质细胞激活程度极小。总归,这些成果证明了运用ImPULS进行体内神经元影响的适用性。

  接下来,作者运用麻醉制剂测验了ImPULS影响在体内神经传递功用调理中的功效。SNc的多巴胺能(DA)神经元分配背侧纹状体(DS),构成典型的黑质纹状体多巴胺通路,这是一个在哺乳动物大脑中对运动和强化至关重要的回路。此外,多巴胺能传递的振奋性影响对帕金森病(PD)和回忆妨碍具有医治含义。因而,作者企图使用麻醉后ImPULS影响SNc来调理黑质纹状体DA的开释。作者计算了从影响前5s基线期和影响SNc和对照安排期间5s期开端的影响实验的均匀曲线下面积(AUC)。SNc ImPULS影响期间DA荧光的均匀AUC与基线显着不同。与影响前基线比较,SNc影响期间的DA AUC显着地添加,而对照安排的基线和影响AUC之间没有差异。此外,SNc影响期间的DA AUC显着高于对照组安排影响,而SNc和对照组安排影响之间的基线AUC没有明显差异。综上所述,mPULS以空间部分的方法引发黑质纹状体DA开释。在4只小鼠中,在相同参数下,mPULS介导的SNc影响1.5 s后,DA2m荧光均匀分数添加,标明较短时刻的影响足以诱导DA开释。这一些数据标明,空间定位的脑深部超声影响可以调理体内的神经传递。

  综上所述,未来的研讨可以得到对影响的更精密的操控,并评价ImPULS介导的影响(即振奋与按捺)对不同细胞类型、神经回路和区域的潜在不同影响。经过使用ImPULS的靶向影响才能和不同的声学参数,作者信任这种植入的超声影响设备能开展成为一种多功用东西,用于根底体系神经科学研讨和潜在的医治运用。

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