Maaaring makontrol ng Sonothermegenetics ang pag-uugali sa pamamagitan ng pagpapasigla ng isang tukoy na layunin sa malalim sa utak

Well

May-akda: Unibersidad ng Washington sa St.

Pinagsasama ng bagong tool ang ultrasound at genetika upang maisaaktibo ang malalim na mga neuron sa utak

Ang mga sakit sa neurological tulad ng sakit na Parkinson at epilepsy ay nagkaroon ng ilang tagumpay sa paggamot na may malalim na pagpapasigla ng utak, ngunit kinakailangan nila ang pagtatanim ng mga aparatong pang-opera. Ang isang koponan ng maraming disiplina mula sa Unibersidad ng Washington sa St. Louis ay nakabuo ng isang bagong pamamaraan ng pagpapasigla ng utak gamit ang nakatuon na ultrasound na nagbibigay-daan sa iyo upang i-on at i-off ang ilang mga uri ng mga neuron sa utak at tiyak na kontrolin ang aktibidad ng motor nang hindi nagtatanim ng mga aparato sa pag-opera.

Ang koponan, na pinamunuan ni Hong Chen, isang associate professor ng biomedical engineering sa McKelvey School of Engineering at radiation oncology sa School of Medicine, ay ang unang nagpakita ng direktang ebidensya na nagpapakita ng di-nagsasalakay na aktibidad ng mga utak neuron na katangian ng uri ng cell. mga mammal sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng epekto ng pag-init na dulot ng ultrasound, at genetika, na tinawag nilang sonothermogenetics. Ito rin ang unang gawaing nagpapakita na ang isang kombinasyon ng genetika ng ultrasound ay maaaring mapagkakatiwalaang makontrol ang pag-uugali sa pamamagitan ng pagpapasigla ng isang tukoy na target na malalim sa utak.

Ang mga resulta ng isang tatlong taong pag-aaral, na kung saan ay bahagyang pinondohan ng inisyatibo ng BRAIN ng National Institutes of Health, na-publish sa online sa Pagpapasigla ng utak Mayo 10, 2021.


Ang laboratoryo ng Hong Chen, isang associate professor ng biomedical engineering sa McKelvey School of Engineering sa Washington University sa St. Louis, ay naghanda ng unang gawain, na ipinakita na ang pangalawang genetika ay maaaring makontrol ang pag-uugali sa pamamagitan ng pagpapasigla ng isang tukoy na layunin na malalim sa utak. May-akda: Chen Ultrasound Lab

Kasama sa nakatatandang pangkat ng pagsasaliksik ang mga kilalang dalubhasa mula sa parehong McKelvey School of Engineering at School of Medicine, kasama na si Jianming Cui, isang propesor ng biomedical engineering; Joseph P. Culver, Propesor ng Radiology, Physics at Biomedical Engineering; Mark J. Miller, Associate Professor ng Mga Nakakahawang Sakit, Kagawaran ng Gamot; at Michael Brujas, dating ng University of Washington, ngayon Propesor ng Anesthesiology and Pharmacology sa Unibersidad ng Washington.

“Ang aming trabaho ay nagbigay ng katibayan na ang sonothermogenetics ay nagpapalakas ng mga tugon sa pag-uugali sa mga malayang paggalaw na daga, na nakatuon sa isang malalim na lugar ng utak,” sabi ni Chen. “Ang Sonothermogenetics ay may potensyal na baguhin ang aming mga diskarte sa pagsasaliksik ng neuroscience at alisan ng takip ang mga bagong pamamaraan para sa pag-unawa at paggamot sa mga karamdaman sa utak ng tao.”

Gamit ang isang modelo ng mouse, naghahatid si Chen at ang koponan ng isang viral konstruksyon na naglalaman ng mga TRPV1 ion channel sa mga napiling genetiko na neuron. Pagkatapos ay naghatid sila ng isang maliit na pagsabog ng init gamit ang nakatuon na low-intensity ultrasound sa mga indibidwal na neuron sa utak na gumagamit ng mga aparato ng ilong. Ang init, ilang degree lamang na mas maiinit kaysa sa temperatura ng katawan, ay nagpapagana ng TRPV1 ion channel, na kumilos bilang isang switch upang i-on at i-off ang mga neuron.

“Maaari nating ilipat ang aparato ng ultrasound sa ulo ng malayang paglipat ng mga daga upang idirekta ito sa iba’t ibang mga lugar sa buong utak,” sabi ni Joohen Yang, ang unang may-akda at nagtapos na mag-aaral ng biomedical engineering. “Sapagkat ito ay hindi nagsasalakay, sa hinaharap ang pamamaraang ito ay maaaring mapalawak sa malalaking hayop at posibleng mga tao.”

Ang gawain ay nabuo sa pagsasaliksik na isinagawa sa lab ni Cui, na inilathala noong Mga ulat ng siyentipiko noong 2016, unang natuklasan ni Cui at ng kanyang koponan na ang ultrasound lamang ang maaaring makaapekto sa aktibidad ng ion channel at maaaring humantong sa mga bago at hindi nagsasalakay na paraan upang makontrol ang aktibidad ng ilang mga cell. Sa kanilang trabaho, nalaman nila na ang nakatuon na ultrasound ay nagbabago ng mga alon na dumadaloy sa mga ion channel, na umaabot sa hanggang 23%, depende sa tindi ng channel at ng stimulus. Matapos ang gawaing ito, natagpuan ng mga mananaliksik ang tungkol sa 10 mga channel ng ion na may kakayahang ito, ngunit lahat sila ay sensitibo sa mekanikal kaysa sa thermosensitive.

Ang gawain ay nakakakuha din ng konsepto ng optogenetics, isang kumbinasyon ng naka-target na pagpapahayag ng mga light-sensitive ion channel at tumpak na supply ng ilaw upang pasiglahin ang mga neuron sa malalim sa utak. Habang ang optogenetics ay nadagdagan ang pagtuklas ng mga bagong nerve circuit, ang lalim ng pagtagos ay limitado dahil sa light dispersing at nangangailangan ng surgical implantation ng mga optical fibers.

Ipinapangako ng “Second Genetics” na i-target ang anumang lugar sa utak ng mouse na may isang resolusyon sa isang scale ng millimeter nang hindi sinasaktan ang utak, sinabi ni Chen. Siya at ang koponan ay patuloy na na-optimize ang pamamaraan at higit na kumpirmahin ang kanilang mga resulta.

Sanggunian: “Sonothermogenetics para sa di-nagsasalakay at tukoy na cell na uri ng malalim na neuromodulasyon ng utak” Yaohen Yang, Christopher Pham Pacchia, Dezhuang E, Life Zhu, Honhe Bak, Imei Yue, Jinyun Yuan, Mark J. Miller, Jianming Cui, Joseph P. Culver, Michael R. Brujas at Gang Chen, Mayo 10, 2021, Pagpapasigla ng utak.
DOI: 10.1016 / j.brs.2021.04.021

Ang gawaing ito ay suportado ng Brain Initiative ng National Institutes of Health (NIH) (R01MH116981) at NIBIB (R01EB027223 at R01EB030102). Ang gawaing ito ay suportado ng Center for the Hope of Viral Vector sa University of Washington School of Medicine.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.