Tapered Optical Fiber Performs Multisite

Photometry in the Brain

(테이퍼 광섬유 뇌에서 멀티 사이트 광도 측정)

LECCE, 이탈리아, 2019 년 11 월 26 일 — Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), 살 렌토 대학교 (University of Salento) 및 하버드 의과 대학 (Harvard Medical School)의 연구원들은 뇌의 신경 활동을 포착하고 찾아내는 가벼운 기반 방법을 개발했습니다. 새로운 방법은 테이퍼 진 광학 프로브를 사용하여 다양한 뇌 영역의 신호를 동시에 수집할 수 있습니다.

이 접근법은 형광 분자를 특정 신경 세포로 가져와 전기 활동을 추적하고 신경 전달 물질의 수준을 측정하는 데 의존합니다. 이를 달성하기 위해 이 팀은 단일 뉴런에서 빛을 포착 하고 테이퍼를 따라 최대 2 mm의 조직 및 다중 사이트 광도 범위까지 빛을 수집 할 수 있는 테이퍼 형 광섬유를 사용했습니다 .

연구진은 운동 계획에 관여하는 뇌의 영역인 선조체 내부에 광 감지 프로브를 삽입하고 이 프로브를 사용하여 운동 제어에 관여하는 신경 전달 물질인 도파민의 방출을 추적했다. 파킨슨병, 정신 분열병 및 우울증. 이 장치는 특정 행동 중 도파민 방출과 관련된 선조체의 특정 하위 영역에서 신경 활동을 성공적으로 포착했습니다. 단일 테이퍼 광섬유를 사용하여 연구원들은 간단한 행동 컨디셔닝 작업을 수행하는 자유롭게 움직이는 마우스에서 등 및 복부 선조에서 뚜렷한 도파민 과도현상을 동시에 관찰했습니다.

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이것은 다른 뉴런의 동시 광 신호를 감지할 수 있는 테이퍼 섬유의 표현입니다. Antonio Balena (IIT)의 의례.

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새로운 접근 방식을 통해 과학자들은 시간과 공간에서 신경 신호가 어떻게 이동하는지 파악하고 특정 행동 동안 특정 신경 전달 물질의 농도를 측정 할 수 있었습니다. 연구원들은 테이퍼의 비평면 표면을 미세 구조화함으로써 테이퍼 된 광섬유로부터의 수집 부피가 모양과 크기 모두에서 설계되어 깊은 뇌뿐만 아니라 잠재적으로 빛이 있는 생물학적 시스템 또는 기관의 여러 부위를 광학적으로 표적화할 수 있다고 말했다. 광 산란과 흡수로 인해 수집이 까다롭습니다.

이 팀의 연구 결과는 연구자의 방법론적 레퍼토리를 풍부하게 할 수 있으며, 다양한 뇌 영역에 걸쳐 연결을 매핑하는 새로운 방법을 찾을 수 있는 기반을 제공할 수 있다고 생각합니다. 이러한 지역에 서식하는 세포의 오작동으로 인해 발생합니다.

이 작업은 IIT의 Ferruccio Pisanello, IIT의 Massimo De Vittorio 및 Salento 대학교 및 Harvard 의과 대학의 Bernardo Sabatini가 주도했습니다. 이 연구는 Nature Methods ( www.doi.org/10.1038/s41592-019-0581-x ) 에 발표되었습니다 .