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杜克大学的工程师发现帕金森氏症的光为基础的

免疫荧光显示了从底丘脑核到苍白球externus致密终端突起。神经元发出绿光,证明他们已收到并通过病毒注入其传递到丘脑底核后表达的Chronos optogentic机械

达勒姆 - 杜克大学的生物医学工程师们使用脑深部电刺激基于光治疗运动功能障碍在帕金森病的动物模型。接替在那里早期的尝试都失败,则该方法承诺提供新的见解,为什么深部脑刺激的作品和方法,它可以对患者通过门诊的基础得到改善。

结果显示在网上公布Journal of Neuroscience上。

“如果你觉得brai的面积n的深部脑刺激被视为意大利面条板,与代表神经细胞体肉丸和代表神经细胞轴突的面条,还有关于治疗是否影响了意大利面条,肉丸或两者的某种组合的长期争论, ”沃伦烧烤时,埃德蒙·T·普拉特说,小院特聘生物医学工程教授在杜克大学。

“但它是一个不可能的问题,用传统的方法,因为电脑深部电刺激影响他们两个以及回答辣椒,洋葱和其他一切的菜。我们的新的基于光的方法,但是,是能够靶向只是一个单一的成分,因此,我们现在可以开始梳理出激活不同的神经元素的单独效果的。”

在烤架的隐喻,肉丸是构成底丘脑核,其被认为以执行动作选择基底节控制系统的一小部分的神经元。虽然其确切功能仍然是未知的,研究表明,它拥有检查肌肉反应。在碗中意大利面条表示长神经纤维称为hyperdirect通路,在大脑皮层延伸进入该区域从神经元,负责大部分大脑的信息处理的神经元的薄的外层。而辣椒,葱等配料各类整个大脑中发现的支持细胞。

沃伦·吉尔

作为烧烤建议,梳理出该角色的所有这些不同类型的细胞戏剧的在调解深胸罩的影响在刺激几乎是不可能用传统的方法。个别种类的细胞无法通过电刺激来单挑,和电脉冲发射后直接盲研究者的传感器的关键毫秒。

在2006年,一组研究人员试图利用光遗传学裙子这些问题。光遗传学是遗传修饰特定细胞以表达光敏离子通道,使研究人员能够控制它们的活性与光闪烁的方法。研究人员在大鼠嵌入这些光敏离子通道进入底丘脑核“肉丸”并在深部脑刺激中使用的相同的速率闪现的光脉冲。治疗,但未能缓解任何的老鼠的身体症状,导致研究人员得出结论,刺激自身的丘脑底核是一种治疗方法不够。

但这项研究在烧烤的心中永远坐着一对。

“神经元受到刺激与光遗传学一般不会很回应很快,在我看来,研究人员进行了闪烁的灯比神经元能更快跟上,”烧烤说。 “数据孔这一点,如神经元似乎是响应随机而非与闪烁同步。和以前的研究,我们进行显示,深部脑刺激的随机模式是不是在缓解症状有效。”

花了超过10年的时间格栅能够测试他的理论,但两队近况让他跟随他的预感。研究人员开发了一种更快的晶型O˚F光遗传学所谓的Chronos可能跟上深部脑刺激传统使用的速度。和春秀宇,研究科学家与专业知识在光遗传学,参加烧烤的实验室。也有助于工作烧烤的实验室中艾萨克·卡萨尔,生物医学工程博士生,和Jaydeep Sambangi,生物医学工程本科。

在新的纸,玉嵌入Chronos的光遗传学机械进入的丘脑底核神经元已给予帕金森氏病样条件,他们的大脑的一半老鼠。这种模式可以帮助研究人员确定什么时候治疗是成功的,因为所产生的物理运动症状只在老鼠的身体的一侧出现。然后,他们使用锂交付深部脑刺激以每秒标准130个闪烁GHT闪烁。

作为烧烤第一近15年前怀疑,该技术的工作,和大鼠的物理症状基本上减轻。

根据烤架,其结果有几个重要的影响。其中之一是,研究人员需要考虑的设计自己的实验时,光遗传学方法如何能够迅速采取行动的动力性能和狠抓性能在学业。另一种观点是其他神经元的丘脑底核的外面回应治疗的方式。虽然没有在他们的平均活动水平差异较大,有在其中这些神经元发射模式,一个戏剧性的转变,其提供的线索,脑刺激有多深的作品。

但是,每HAPS最重要的结果是简单的技术工作都没有。除了通过消除电气文物提供在神经活动更清晰的外观,能够提供深部脑刺激神经元的精确子集,应允许研究人员开始准确探测其被刺激的大脑需要的部件和治疗可能会如何调整治疗根据具体情况逐案不同的电机控制症状。

如在此方面的研究他们的下一个实验,烧烤和他的同事们打算重新创建此相同的研究,但在hyperdirect途径的意大利面条代替肉丸-to看到其缓解症状,个人的贡献可能。

“这是非常重要的,因为在某处面条是大碗的一些元素是负责治疗的症状和产生副作用的一些元素,”烧烤说。 “如果我们能找出哪个是哪个,我们可以设计电极刺激的几何形状和图案来定位,同时保留其他抑制症状的元素。”

该研究是由美国国家神经疾病研究所。和行程(R01 NS091236,R37 NS040894)

现有技术文献:“频率特定光遗传学深部脑底丘脑核刺激改善帕金森运动行为,”春秀于,以撒R.卡萨尔,Jaydeep Sambangi和沃伦M.烤架。神经科学杂志,4月20日,2020年DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3071-19.2020

(C)杜克大学

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