Nový bezdrátový implantát úspesne simuluje nervy

Bylo vytvoreno první bezdrátové a plne implantovatelné zarízení, které dodalo simulaci nervové optogenetiky, coz zpusobilo revoluci v tom, jak svetlo muze rídit cinnost mozku.
Mysková noha je stimulována implantovatelným zarízením, které pohání vlastní telo hlodavcu.
Obrázek kreditu: Austin Yee

Podrobné informace v casopise Prírodní metody, zarízení je vytvorení vedcu z programu Stanford Bio-X, který je pridruzen ke Stanfordské univerzite, CA.

Optogenetika je relativne nový objev zahrnující pouzití proteinu reagujících na svetlo v mozku. Pouzitím svetla k manipulaci s nervovou aktivitou mohou vedci zapnout a vypnout specifické neurony s nebývalou presností.

Nicméne, ukázalo se, ze to není nejvíce praktický nástroj obcas.

Kabel s optickými vlákny se tradicne vyzaduje, aby byl pripojen k hlave, aby bylo zajisteno úspesné dodání svetla do geneticky modifikovaných souboru mozkových bunek. To muze mít odrazující úcinek u mysí, protoze nemohou navigovat malé prostory nebo bludiste bez rusení od pripojeného kabelu.

Navíc jsou vedci povereni fyzikální manipulací s mysí pred pokusem, který pravdepodobne podtrhuje mys a odradí zvíre od jeho prirozeného chování.

Dalsím problémem, kterým celí vedci, kterí pouzívají optogenetiku, je, jak napájet zarízení a sledovat pohyb. Opet je to tradicne reseno s pouzitím objemného zarízení pripojeného k hlave - kompletní s cívkami a senzory - k vyhledání mysi a prenásení energie.

Práve tyto otázky zabranují optogenetice úspesne vyuzít k vysetrování dusevních problému, jako je stres, deprese a úzkost.

Zarízení s velikostí pepre

Ada Poonová, odborná asistentka elektrotechniky na Stanfordské univerzite, úspesne vyvinula miniaturní zarízení, které je velikostí pepre.

Pro napájení zarízení mela myslenku, ze pouzije mysí vlastní telo k prenosu radiofrekvencní energie, která byla práve správnou vlnovou délkou, aby rezonovala mys.

Prestoze byla publikována pocátecní práce na zarízení, stále si nebyla jistá, jak vybudovat komoru pro zesílení a ukládání energie rádiových frekvencí.

Kdyz se spojili s Yuji Tanabeem, výzkumným pracovníkem v Poonove laboratori, pár vytvoril finální komoru. Ve své první podobe by otevrená komora vyzarovala energii ve vsech smerech. Plástová mrízka byla polozena na horní cásti komory, aby se tomu vyporádala, coz umoznilo udrzení energie v komore.

Mrízka umoznuje urcitý stupen flexibility. Kdyz mysí tlapka prichází do styku s mrízkou, nedostane plný rozsah ulozené energie níze. Místo toho se mys stane vedením pro energii kvuli presné vlnové délce, která rezonuje v jejich tele. Napájení pak pokracuje zachytit nepatrnou cívkou 2 mm v zarízení.

Následující video ukazuje, jak funguje zarízení:

Tato nová technika umoznuje vedcum úspesne napájet zarízení a sledovat pohyb mysi bez jakýchkoli omezení nebo rusení jeho prirozeného chování.

Zarízení je také prvním pokusem o bezdrátovou optogenetiku, která muze být implantována pod kuzi, coz pripravuje cestu pro dalsí výzkum specifických svalu a orgánu, které se predtím prokázaly jako neprístupné.

Poon popisuje objev jako "nový zpusob" dodávání bezdrátové energie pro optogenetiku a ríká, ze návrh zdroje energie je verejne dostupný pro dalsí výzkumné pracovníky.

Vedecký tým doufá, ze tento objev otevírá dvere novému inovativnímu výzkumu onemocnení dusevního zdraví, pohybových poruch a onemocnení vnitrních orgánu. Grant byl jiz udelen vedcum, aby vysetrili chronickou bolest a prozkoumali mozná nová lécba.

Dríve v tomto roce, Zdravotní novinky dnes uvádí, jak byla optogenetická metoda pouzita k vytvorení umelého spojení mezi nesouvisejícími vzpomínkami u mysí.

Je dulezité zduraznit, ze optogenetika je úcinná pouze na nervy, které byly dríve pripraveny obsahovat proteiny citlivé na svetlo. V laboratori se to delá tím, ze chované nekteré mysi obsahují tyto proteiny nebo je fyzicky vstríkne do vybrané skupiny nervu.

Zdedené genové kopie "náhodne aktivované", tvrdí studie

Je vseobecne známo, ze s mnoha nemocemi, jako je rakovina, je riziko vývoje cástecne urceno rodinnou anamnézou onemocnení. Ale nový výzkum naznacuje, ze "náhodná sance" rozhodne, zda je skutecne pouzita urcitá genová kopie, která je zdedena od nasí matky nebo otce. Výzkumní pracovníci Karolinska Institutet ve Svédsku a Ludwigský institut pro výzkum rakoviny ve Velké Británii tvrdí, ze jejich zjistení, publikovaná v casopise Science, mohou vysvetlovat, proc se nekterí lidé nemocní, i kdyz mají stejnou genovou kopii jako zdravé príbuzné.

(Health)

Modifikace chování s proteinem

Studie uvedená v casopise Cell Reports odhalila objev bílkovin, který je nezbytný pro udrzení flexibility v chování. Umoznuje lidem zmenit své chování, aby se prizpusobili podobným, avsak ne identickým, predchozím zkusenostem. Závery mohou lépe porozumet autismu a schizofrenii, coz jsou onemocnení charakterizovaná zhorsenou flexibilitou chování.

(Health)