色哟哟视频在线观看-色哟哟视频在线-色哟哟欧美15最新在线-色哟哟免费在线观看-国产l精品国产亚洲区在线观看-国产l精品国产亚洲区久久

0
  • 聊天消息
  • 系統消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發帖/加入社區
會員中心
創作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

基于機械敏感性離子通道的超聲神經調控

ExMh_zhishexues ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-06-27 14:41 ? 次閱讀

腦的奧秘是人類面臨的終極挑戰。大腦由眾多的神經元組成,這些神經元的興奮和抑制,決定了個體的所有活動。如何精確控制特定神經元的活性,是研究神經網絡和行為的關鍵技術,也是揭示大腦奧秘的重要手段。請看中國學者最新研究進展和MIT美國科學院院士Robert Desimone教授的精彩點評。

近年來興起的光遺傳學技術,被稱為是21世紀神經科學領域最引人注目的革新,在猴、鼠、果蠅、線蟲等模式生物中得到廣泛應用。其主要原理是采用基因操作技術將細菌的光敏感蛋白轉入到特定類型的神經元中進行表達,并通過不同波長的光照刺激光敏感蛋白,從而造成細胞膜兩邊的膜電位發生變化,達到對細胞選擇性地興奮或者抑制的目的。但是在哺乳動物中,光遺傳學技術需要通過顱骨手術將特定波長的光線引入腦中,這種創傷性為其在活體的應用帶來一定的局限。因此,越來越多的研究人員將目光轉向其他無損傷的方法,比如超聲。

超聲是一種安全的刺激方式,可以無損傷的穿透深入大腦或其他組織內部,并且可以通過聚焦獲得精確定位。近日,浙江大學醫學院李月舟課題組和中科院深圳先進研究院鄭海榮課題組合作在Nano Letters期刊發表了題為Ultrasonic control of neural activity through activation of mechanosensitive channel MscL的研究論文(圖1)。該項研究將超聲輻射力和機械敏感性離子通道結合起來,首次在神經元上通過超聲刺激激活機械敏感性離子通道,并進而精確控制神經元的興奮性。該成果開拓了超聲在腦科學研究中的新方向,為超聲遺傳學技術的進一步發展奠定了基礎,具有重要的理論意義和應用價值。

圖1: 超聲刺激引起表達于神經元的機械敏感性離子通道MscL(圖中黃色所示)的開放,導致離子跨膜運輸(圖中綠色箭頭所示),改變神經元膜電位,誘發神經沖動(圖中紅色所示動作電位)。

由于細胞對超聲的響應能力有限,為了達到通過超聲精確控制神經元的目的,需要找到一種介質既可以很好的響應超聲刺激,又可以在神經元表達并賦予神經元靈敏的超聲敏感性。考慮到超聲的機械效應,機械敏感性離子通道是一個很好的選擇。機械敏感性離子通道是近年來發現的一種新型離子通道,有別于傳統的電壓敏感,以及配體門控類型的離子通道,它感受細胞形變等方式導致的膜張力的變化而開放,引起細胞內外離子的跨膜運輸,參與介導眾多的生命活動,其功能愈來愈受到重視。浙江大學醫學院李月舟課題組長期以來致力機械敏感性離子通道開放機制和功能,中科院深圳先進研究院鄭海榮課題組掌握了獨特的超聲輻射力神經調控技術,在超聲神經調控儀器研制方面積累了豐富的經驗,兩者的合作促成了該項研究。

實驗中,課題組選擇了來自細菌的機械敏感性離子通道MscL。MscL具有作為納米開關的天然優勢。它結構簡單,只有136個氨基酸,容易在真核生物表達;它自身可以直接被膜張力所激活,并且不需要其它成分的參與;它開放形成30?左右的巨大孔徑,通透效率高;它不和其它蛋白相互作用,不會干擾細胞的其它功能。課題組首先構建了重組MscL基因的病毒,然后通過病毒感染在原代培養的大鼠神經元中表達MscL通道。結果表明MscL可以在神經元上功能性表達,并對機械刺激保持敏感 (圖2)。

圖2:通過病毒感染技術在原代培養的神經元上表達的機械敏感性離子通道MscL具有完整的功能,可用很好的響應機械刺激。

在基金委重大科研儀器支持下,中國科學院深圳先進院鄭海榮課題組設計開發了一系列跨尺度超聲神經調控工具(圖3)。超聲輻射力神經刺激芯設計基于不同主頻叉指換能器指條寬度,形狀,對數和聲孔徑尺寸,通過標準微納加工技術光刻,濺射叉指換能器電極,制備微型聲場可調超聲神經刺激芯片,產生高強度局域聲場及超聲輻射力可有效作用于神經元細胞。該芯片可與鈣成像、膜片鉗等生物學手段相兼容,實時監測超聲誘發的生物效應,為超聲神經調控治療神經類疾病提供基礎和理論依據。同時研制的動物超聲神經刺激系統可對深部腦核團和神經環路開展無創、動態和網絡式的神經刺激與調控。該技術和工具的研制可在腦疾病的研究、神經科學基礎研究及其相關領域科學廣泛應用。

圖3:(a)超聲神經刺激芯片以及(b)小動物超聲刺激系統。

利用超聲刺激芯片,研究表達有MscL的神經元對超聲刺激的響應。實際上,只要達到一定的刺激強度,神經元對超聲都會有所響應。因此,為了做到精確的超聲神經調控,一個挑戰是如何降低背景神經元的超聲響應,如何只讓特定神經元產生超聲響應。得益于對MscL開放機制的長期研究,通過優化改造,課題組構建了對機械刺激超級敏感的突變體通道I92L-MscL。這使得我們可以用盡可能低的超聲強度,去激活I92L-MscL并興奮神經元,而沒有表達I92L-MscL的神經元卻不會被興奮,從而提高超聲神經調控的安全性、靈敏度和信噪比。的確,在實驗中觀察到表達有I92L-MscL的神經元可以被低至0.25 MPa的超聲刺激所興奮,而同時背景神經元卻沒有任何響應(圖4)。這一強度大大低于目前認為的有可能對腦產生損傷的超聲刺激強度(~1 MPa)。

圖4:優化改造獲得的MscL突變體I92L,具有超敏感的機械敏感性,可以響應超聲刺激并誘發神經元興奮性。

同時,課題組對超聲刺激模式進行了優化。通過程序化的脈沖刺激可以精確控制表達有I92L-MscL的神經元的興奮性,每次超聲刺激均誘發一次動作電位,最高可以形成5 Hz的神經沖動(圖5)。該研究結果為后續的活體超聲遺傳學奠定了基礎。并有望通過進一步開發的多面陣、多焦點的深部腦刺激超聲調控儀器解析神經環路,并對帕金森癥、抑郁癥等腦疾病提供新的研究,甚至是治療的有效新工具。

圖5:脈沖超聲刺激通過激活I92L-MscL通道精確控制神經元的興奮性。

Robert Desimone教授

Director, McGovern Institute, Doris and Don Berkey Professor, Brain and Cognitive Sciences, 美國科學院院士, 麻省理工學院 Robert Desimone教授對此工作進行了點評:

The development of methods to use light to control the firing of neurons in the brain has revolutionized neuroscience research. But light based methods generally require a probe implanted in the brain to deliver the light. If one could use a noninvasive source of energy, such as ultrasound, to control neurons, this would have major research and clinical applications. The results of Jia Ye et al with ultrasound look extremely promising, and I am sure they will stimulate more research to test the use of ultrasound in many neural applications, both basic and clinical.

浙江大學醫學院的博士生葉佳、唐思陽,以及深圳先進研究院的孟龍副研究員,是本文的第一作者。鄭海榮和李月舟是本文的通訊作者。參與該工作的還有浙江大學醫學院的段樹民院士、胡海嵐教授、李相堯教授,浙江大學附屬兒童醫院的舒強院長、江米足教授、尚世強教授,深圳先進研究院的牛麗麗副研究員、邱維寶研究員。該研究得到國家自然科學基金(81527901,11534013,31270878)、科技部973計劃(2014CB910302)等項目的資助。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
  • 神經網絡
    +關注

    關注

    42

    文章

    4779

    瀏覽量

    101047
  • 超聲
    +關注

    關注

    1

    文章

    102

    瀏覽量

    21547

原文標題:中國學者基于機械敏感性離子通道的超聲神經調控 | 大家點評

文章出處:【微信號:zhishexueshuquan,微信公眾號:知社學術圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    如何處理潮濕敏感性元件

    涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。單單潮濕敏感性元件(MSD
    發表于 05-23 16:47

    潮濕敏感性元件的處理

      涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。單單潮濕敏感性元件(MSD
    發表于 09-11 15:28

    舞陽工程機械鋼板Q690CFE低焊接裂紋敏感性高強度鋼板

    強度鋼板,主要用于制作對焊接性要求高的水電站壓力鋼管、工程機械、鐵路車輛、橋梁、高層及大跨度建筑等。本標準規定了焊接裂紋敏感性低的高強度鋼板牌號:q460cfc q460cfd q460cfe
    發表于 04-16 14:05

    什么是濕度敏感性試驗(*** Test)?測試流程是什么?

    ` ***是吸濕敏感、濕度敏感性試驗(*** Test),即在確認芯片樣品是否因含有過多水份,使得在SMT回焊(Reflow)組裝期間,防止造成芯片脫層(Delamination)、裂痕(Crack
    發表于 05-29 16:35

    請問怎樣去處理潮濕敏感性元件?

    請問怎樣去處理潮濕敏感性元件?
    發表于 04-22 07:04

    如何處理潮濕敏感性元件

    如何處理潮濕敏感性元件   涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包
    發表于 11-19 08:53 ?986次閱讀

    靜電放電敏感性測量

    本應用筆記介紹了用于確定微控制器器件對 ESD 損壞的敏感性的過程。
    發表于 03-20 10:06 ?0次下載

    怎樣處理潮濕敏感性元件

    涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。單單潮濕敏感性元件(MSD
    發表于 12-04 10:16 ?0次下載

    淺談PCB設計中處理潮濕敏感性元件

    涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。單單潮濕敏感性元件(MSD
    發表于 12-04 10:44 ?0次下載

    pcb板上的潮濕敏感性元件怎樣處理

    涉及塑料集成電路(IC)潮濕敏感性的情況漸漸地變得越來越壞,這是由于許多工業趨勢所造成的,其中包括對用來支持關鍵通信和技術應用的更高可靠性產品的不斷尋求。
    發表于 09-16 17:06 ?1279次閱讀

    元器件濕度敏感性等級

    趁著周末得空,也有意愿,趕緊把之前一直想寫的這個主題完成了。 濕度敏感性等級,相信大部分人還是比較陌生的。 濕度敏感性等級:MSL,Moisture sensitivity level 之所以
    的頭像 發表于 10-19 10:49 ?4.2w次閱讀
    元器件濕度<b class='flag-5'>敏感性</b>等級

    EMC 敏感性 NCV7693 LED 控制器的最佳實踐

    EMC 敏感性 NCV7693 LED 控制器的最佳實踐
    發表于 11-14 21:08 ?6次下載
    EMC <b class='flag-5'>敏感性</b> NCV7693 LED 控制器的最佳實踐

    機械敏感離子通道在觸覺感受器中的關鍵作用機制

    2021年諾貝爾生理學或醫學獎授予Ardem Patapoutian教授發現新的機械敏感離子通道,并揭示了其在觸覺感受器中的關鍵作用機制。機械門控
    的頭像 發表于 12-16 10:06 ?1797次閱讀

    溫度敏感性藥品不同儲運容器的溫度監測方法

    在上篇文章中,我們深入探討了溫度敏感性藥品在運輸和儲存過程中面臨的挑戰,了解到溫度的微小變化都可能對藥品的化學結構和生物活性造成不可逆轉的損害。在這篇文章中,我們將進一步探討藥品不同儲運容器的溫度
    的頭像 發表于 07-19 08:09 ?308次閱讀
    溫度<b class='flag-5'>敏感性</b>藥品不同儲運容器的溫度監測方法

    使用Phase Lab2024A計算合金抗裂敏感性

    · · 大家好,悄然間,Phase Lab2024A的新功能使用解析已接近尾聲。本期我們奉上新版本最后一個新功能的使用介紹——裂紋敏感性系數計算。 眾所周知,由于成分、凝固方式和應力狀態等多種
    的頭像 發表于 12-04 11:35 ?228次閱讀
    使用Phase Lab2024A計算合金抗裂<b class='flag-5'>敏感性</b>
    主站蜘蛛池模板: 伊人久久影视 | 动态抽插图视频 | 久久这里只精品热在线99 | 国产精品悠悠久久人妻精品 | 黄色jjzz| 青苹果乐园在线观看电视剧 | 国产普通话精品久久 | 邪恶肉肉全彩色无遮琉璃神社 | no视频在线观看 | 欧美日韩亚洲成人 | 国产久久re6免费热在线 | 精品视频一区二区三三区四区 | 国产精品你懂得 | 99re8热视频这在线视频 | 精品国产自在现线拍国语 | 精品福利一区 | 无颜之月5集全免费看无删除 | 小伙无套内射老女人 | 日韩欧美三区 | 国产福利不卡在线视频 | 国产精品网红女主播久久久 | 久久免费特黄毛片 | 欧洲老妇人bb | 两个人的视频日本在线观看完整 | 强奷漂亮女老板在线播放 | 国产99青草全福视在线 | 91在线青春娱乐精品分类 | 亚洲国产中文在线视频免费 | 午夜片神马影院福利 | 粉嫩极品国产在线观看 | 日韩精品久久久久久久电影 | 国产久久热99视频 | 岛国在线无码免费观 | 亚洲AV國產国产久青草 | 午夜伦4480yy妇女久久 | 一级毛片免费播放 | 色噜噜噜噜亚洲第一 | SM调教贱屁股眼哭叫求饶H | 色悠久久久久综合欧美99 | 韩国伦理片2018在线播放免费观看 | 老阿姨才是最有V味的直播 牢记永久免费网址 |