{{{sourceTextContent.title}}}

Les scientifiques observent l'activité de cerveau en temps réel

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Les nouveaux outils pour permettre des chercheurs observent des activités de cerveau rapidement et avec sensibilité.

{{{sourceTextContent.description}}}

Deux scientifiques de Stanford ont travaillé ensemble pour créer des outils pour observer des nerfs en temps réel pendant qu'ils envoient des signaux à un des autres.

Observer les traînées de la lumière rougeoyantes écarter entre les nerfs reliés aidera des scientifiques à comprendre comment ces différents signaux ajoutent à la collection complexe des pensées et des mémoires d'une personne.

« Vous voulez savoir quels neurones mettent le feu, ils lient ensemble et comment ils représentent l'information, » ont dit Michael Lin, DM, PhD, assistant de la pédiatrie et de la technologie biologique. « Une bonne sonde à faire qui a été sur la liste d'objectifs pendant des décennies. »

Lin et marque Schnitzer, PhD, professeur agrégé de biologie et de la physique appliquée, ont développé deux approches différentes pour permettre à des neurologistes de lire l'activité de cerveau plus rapidement et avec sensibilité. Leurs travaux de recherche sur cette matière tous les deux ont été édités le 22 avril. Lin apparu en neurologie de nature, et Schnitzer apparu dans des communications de nature.

En faisant des pensées allumez

Les inventions du groupe de recherche de chaque scientifique ont beaucoup en commun. Tous les deux impliquent les protéines qui s'allument pendant qu'un courant électrique balaye en bas des longs tendrils qui lient des nerfs ensemble. Les scientifiques peuvent insérer ces protéines dans un groupe spécifique de cellules du cerveau qu'ils veulent étudier ? dites, des cellules dans la partie du cerveau impliqué dans la mémoire, ou des cellules qui empêchent spécifiquement d'autres neurones de la mise à feu ? et observez alors cellules comme elles communiquent en temps réel.

Avec ces outils que les scientifiques peuvent étudier comment nous apprenons, se rappellent, dirigent ou n'importe quelle autre activité qui exige des réseaux des nerfs fonctionnant ensemble. Les outils peuvent également aider des scientifiques à comprendre ce qui se produit quand ces processus ne fonctionnent pas correctement, comme en Alzheimer ou :maladie de Parkinson, ou d'autres désordres du cerveau.

Les protéines ont pu également être insérées dans des neurones dans un plat de laboratoire. Les scientifiques développant des drogues, par exemple, pourraient exposer les nerfs humains dans un plat à une drogue et la montre en temps réel pour voir si la drogue change la manière le nerf met le feu. Si ces neurones dans le plat représentent une maladie, comme Parkinson, un scientifique pourrait rechercher les drogues qui font mettre le feu ces cellules plus normalement.

Pour plus qu'une décennie, les neurologistes ont observé une procuration de la mise à feu de nerfs. Chaque fois que un nerf envoie un signal, le calcium inonde dans la cellule et est puis pompé soutiennent en prévision du prochain signal. En fait, Schnitzer a développé un appareil-photo miniature qu'il avait employé pour scruter dans les cerveaux des souris pour enregistrer ces vagues de calcium. Son laboratoire s'est concentré sur étudier la région du cerveau impliqué dans l'étude et la mémoire.

Mais quel Schnitzer voit à travers son appareil-photo minuscule n'est pas l'activité réelle de nerf. Il avait observé les ombres, et comme des ombres sont-elles une bonne procuration ? mais leurs formes ne sont pas toujours réalistes. Le calcium reste dans le neurone longtemps après qu'un signal ait balayé au delà, et peut masquer un deuxième signal en tant que lui clignote près. En outre, parfois un signal électrique ne déclenchera pas assez de calcium pour écrire une cellule pour que la protéine s'allume.

La « détection du calcium est insuffisante pour un plein arrangement ce qui se produit, » de Schnitzer a dit. « Il y a également beaucoup de types neuronaux de cellules qui ne sont pas bien étudiés avec des sondes de calcium. »

Frustré avec l'état d'outils pour observer des nerfs le feu, Lin et Schnitzer se sont conjointement appliqués pour et ont reçu une concession de graine de Stanford Bio-x pour développer un. Ces concessions soutiennent les projets à haut risque qui rassemblent le savoir-faire de technologie et de biologie pour résoudre des problèmes dans le domaine.

Séparez les approches

Bien que les deux laboratoires aient eu le même but et fini vers le haut de se développer sonde avec les qualités semblables, ils ont adopté des approches très différentes.

Le laboratoire de Lin se concentre sur les protéines de technologie qui peuvent être employées comme outils pour étudier des aspects de la façon dont la cellule fonctionne. Lin et disciple post-doctoral Francois Rue-Pierre, PhD, ont eu une idée pour produire d'une protéine qui s'allumerait en réponse à un changement de tension, telle que ce qui se produit quand un nerf envoie un signal.

D'autres scientifiques travaillaient sur le même problème, mais ils ne pouvaient pas créer une protéine qui a répondu rapidement et fortement à un changement de tension. En regardant la structure de différentes protéines de tension-détection, Rue-Pierre a pensé qu'il pourrait produire d'un meilleur signal en mettant l'élément fluorescent au milieu d'une protéine de tension-détection.

En dépit de quelques soucis qu'un grand élément fluorescent au milieu de la protéine pourrait perturber sa fonction, la combinaison a fonctionné. Lui et Lin ont appelé AUSSITÔT QUE POSSIBLE leur sonde ? un acronyme pour une description scientifique de la protéine aussi bien qu'une description de la lumière prompte de la protéine. Rue-Pierre était auteur important du papier de neurologie de nature.

Comme Rue-Pierre, le gong post-doctoral de Yiyang de disciple, PhD, dans le laboratoire de Schnitzer identifié le besoin de protéine de tension-détection, mais de lui a pris l'inspiration d'une approche différente. Il avait eu connaissance du travail par des scientifiques essayant, sans beaucoup de succès, de détecter la tension par le bricolage avec les protéines bactériennes appelées les rhodopsins. Le gong a apporté des modifications significatives à cette approche et, comme Rue-Pierre, a fini vers le haut avec une protéine qui enfoncera dans la lumière de membrane et de produit de nerf-cellule quand le nerf met le feu. Le gong était auteur important du papier de communications de nature.

« Les deux sondes ont réellement l'exécution semblable, qui est une coïncidence parce que nous sommes arrivés à elles des directions très différentes, » Lin ont dit.

Les deux équipes de recherche prouvent que leurs protéines fonctionnent dans des neurones dans un plat de laboratoire. Le gong a également inséré sa protéine dans un groupe de neurones (appelés les neurones de Purkinje) chez les souris vivantes et pouvait enregistrer la lumière clignotante de la protéine en tant que ces nerfs envoyés des signaux. Il pouvait voir le feu de ces nerfs par une fenêtre en verre minuscule dans le cerveau de souris, mais les scientifiques disent qu'ils pourraient employer un appareil-photo comme l'un Schnitzer développé pour observer des parties plus profondes du cerveau.

Les scientifiques disent qu'ils regardent leurs sondes comme point de départ. Ils comptent continuer de raffiner les protéines pour avoir des propriétés qui sont optimisées pour différents types de cellules ou pour produire différentes couleurs de lumière.

« Je pense qu'il y aura des applications passionnantes permises par ce que nous avons développé, » Schnitzer a dit.

Tout en continuant à améliorer leurs sondes de tension, les deux équipes ont également obtenu le placement commun par une Bio-x concession de Neuroventures, maintenant liée à l'institut de neurologies de Stanford, pour développer une manière originale de l'activité neurale de formation image profonde dans le cerveau. Ce travail ajoutera un plus d'outil pour l'arrangement comment le choix complexe de raccordements de cerveau nous fait qui nous sommes.

D'autres co-auteurs de Stanford du papier de l'équipe de Schnitzer étaient marque Wagner, un étudiant de troisième cycle, et Jin Zhong Li, PhD, directeur de la virologie moléculaire. D'autres co-auteurs de Stanford du papier de l'équipe de Lin étaient étudiant de troisième cycle Jesse Marshall et disciple post-doctoral Ying Yang, PhD.

L'étude de Schnitzer a été placée par le Defense Advanced Research Projects Agency, le Stanford fendant le programme neural de code, Stanford Bio-x, les instituts nationaux de la formation Grant de diplômé de neurologie de Santé-Stanford et le futur national de Keck d'académies initiatique.

L'étude de Lin a été placée par le National Science Foundation, Walter V. et camaraderie post-doctorale de baie d'Idun, Stanford Bio-x, le Stanford fendant le programme neural de code et le futur national de Keck d'Académie des Sciences initiatiques.

{{medias[408].title}}

{{medias[408].description}}

{{medias[409].title}}

{{medias[409].description}}