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神经工程学

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光学技术手表神经细胞火灾

10 Jan 2019 露西罗兰斯 

一个研究团队 Palanker Lab. 在斯坦福大学,开发了一种新技术,用于视觉监测神经细胞射击。这项技术有一天可以让医生观察眼睛的神经活动(光:科学& Applications 10.1038 / s41377-018-0107-9.)。

该方法依赖于当神经细胞火灾或时发生的形状变化“spikes”。在刺刺期间,存在细胞膜的电位的变化,这增加了其表面张力,导致细胞暂时变得更加球形。这意味着通过细胞的光线在钉子之后表现出相变,然后研究人员可以使用称为定量相显微镜的技术来检测。

以前,观察电池的电活动仅限于使用电气记录或荧光探针。电记录需要将邻近电池的侵入电极放置并具有差的空间分辨率,而荧光探针易于光毒性,光漂白和加热。相比之下,新的光学方法非常适合患者潜在的应用。

开发新技术

研究人员使用以与神经细胞类似的方式设计的细胞以与神经细胞类似的方式进行检查,并使用干涉测量显微镜检查这些。为了确认他们看到的是尖峰,研究人员将图像与来自电极阵列的信号与显微镜相匹配,这是一种识别神经细胞烧制的证明技术。他们看到,当存在电信号时,细胞的相位也有变化,归因于细胞变得更加球形。

然而,相变小于图像中的噪声,这使得不可能检测单个尖峰。为了规避这一点,研究人员使用超速相机,每秒收集50,000帧。然后,它们将50帧组合成一个,这会平均噪音并使其能够看到细胞变形。该团队还开发了一种算法—基于先前使用电极阵列录制的峰值的基本模板—为了识别信号最强并且进一步提高信噪比的区域。

使用这种方法,研究人员可以确定细胞变形的程度,并提供有价值的洞察机械变化。他们发现细胞变形高达3nm,并且能够测试细胞变形的理论。除了这项工作的临床可能性之外,研究人员还希望本研究能够在燃烧时理解细胞中的机械效应提供固体参考。

眼睛开放的可能性

这种技术的一个关键优势在于它可以用于患者以进行身体的可光可视部件,例如眼睛。这项工作是一个更大的协作项目的一部分,旨在使用该技术来检测通过视神经的信号,或者来自视网膜中的各个神经细胞的信号。

在未来,团队旨在与光学相干断层扫描结合使用该技术—一种常用于可视化眼睛后部的成像方法。他们希望直接监控个别细胞将提供更多信息,并允许研究人员更好地设计视网膜疾病的新疗法。

“这些发展赋予了一天的承诺,我们可以在细胞秤上研究人类的视网膜疾病并评估治疗治疗的治疗方法,”评论合作的主要调查人员, 奥斯汀罗罗德 来自加利福尼亚大学,伯克利。

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