Applications d'Optogenetics

Optogenetics a grand élargi l'étendue de la neurologie en rendant l'étude possible des composantes de circuit neurales particulières dans les conditions normales et malades.

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Optogenetics a aidé des scientifiques et des médecins à comprendre le comportement neural et les réactions de circuit en un grand choix de conditions telles que des troubles affectifs, dépendance, maladie de Parkinson, trouble obsessionnel, comportement social, et récompense, et beaucoup plus.

Pendant la dernière décennie un certain nombre d'outils optogenetic ont été développés par découverte et bureau d'études ; nous avons maintenant une batterie d'opsins qui peuvent être employés pour manipuler (stimulez ou empêchez) l'activité neuronale ainsi que certaines cascades intracellulaires de signalisation.

La tendance est maintenant de raffiner les approches de combinaison (par exemple, intégration de contrôle optogenetic avec la représentation des populations neurales génétiquement définies) pour réalisent de meilleures analyses dans le comportement neuronal de circuit dans les personnes normales et leur dysfonctionnement dans les conditions psychiatriques de la maladie.

Optogenetics pour la demande de règlement du trouble dépressif

La dépression est le trouble mental potentiellement mortel le plus courant. Bien que l'étude sur la dépression ait été effectuée pour un long terme, les mécanismes principaux sont en grande partie irrévélés. Les antidépresseurs, celui sont courants, sont très efficaces dans quelques patients mais elle montre les effets secondaires dans la neurotransmission noradrénergique et de sérotonine dans certains avec l'efficacité de 28%.

Presque 30%-40% des gens sont résistant au traitement pour la dépression. Ces patients peuvent être soignés avec l'optogenetics. Les changements de l'activité des neurones font rencontrer la panique, la défaillance, la dépression en ce qui concerne l'affect positif, et les animaux des troubles dépressifs.

Le développement dans les méthodes qui sont employées pour documenter et manager l'activité neurale dans le système de récompense du cerveau a mené à la compréhension claire des circuits neuronaux qui indiquent des sympt40mes variés comme l'anhedonia. Ceci active à une meilleure demande de règlement pour la dépression.

De même, le neurone basolateral d'amygdale ou leur prolonge dans les circuits dans l'amygdale centrale a été trouvé par optogenetics pour indiquer les caractéristiques de l'inquiétude, un symptôme fréquent de dépression, et pour régler la crainte conditionnelle. La technique optogenetic aide dans l'identification d'objectif-détail dans un circuit et manipule l'objectif pour fixer le dysfonctionnement.

Pour analyser les aspects clé des troubles dépressifs, les techniques optogenetic ont été employées orientant les neurones dopaminergiques de VTA. Les autres composantes de cerveau telles que les accumbens, le hippocampe, le PFC, et l'amygdale de noyau ont également des protrusions de la région de VTA qui montrent les changements de la structure des neurones dans les patients présentant la dépression.

Utilisant cette technique, les neurones dopaminergiques de VTA exprimant la rhodopsine de glissière en deux modèles de dépression sont stimulés, et comme résultat, un changement instantané des réactions comportementales a été observé.

Le test de consommation de sucrose et le test forcé de bain ont été effectués chez les souris CMUS-induites de dépression qui ont prouvé que la stabilité sur des émotions psychologiques a été récupérée sur la stimulation de pouls-phase et amélioré la condition comme dépressive sur l'inhibition.

Collectivement, l'étude sur les régions provoquées par la tension et dépression-induites continuelles de signalisation et les circuits neuronaux aide à comprendre et développer des approches thérapeutiques efficaces pour la dépression. L'utilisation des résultats temporels nécessaires et des méthodes optogenetic illustres est l'approche parfaite pour ces expériences.

Traitement d'Optogenetic dans le SCI

En neurologie clinique, l'optogenetics peut être employé pour traiter des lésions de la moelle épinière (SCIs). Traditionnellement, l'électricité est le stimulus le plus répandu qui est employé pour stimuler les éléments neuromusculaires. Une des techniques couronnées de succès concernant des pouls électriques est un FES qui aide à remettre ou améliore les muscles paralysés qui aident à la respiration, au supérieur et abaissent le mécanisme de membre, et le règlement d'entrailles et de vessie.

Malgré son pouvoir justifié, l'incapacité du contrôle d'activation a rétréci vers le bas la combinaison des techniques de FES. Cette incapacité peut être surmontée par l'optogenetics qui a la définition précise et continue de période de temps.

Pièges dans les applications

Il y a quelques aspects à considérer tout en planification une expérience d'optogenetics.

  1. La distribution de la lumière pour l'activation d'opsin ne peut pas être uniforme, et ainsi la réaction de la population de neurone d'objectif peut ne pas être uniforme.
  2. La stimulation d'Optogenetic peut pousser certaines des cellules à une condition pas dans leur marge physiologique normale, ainsi potentiellement principal pour avoir comme conséquence les conséquences.
  3. La stimulation d'Optogenetic tend à synchroniser l'activité de toutes les cellules résidentes dans la population cible, qui peut mener à la perte de configurations neuronales d'allumage d'individuel-détail dans cette population.
  4. Les outils d'Optogenetic ont une tendance d'influencer catégoriquement toutes les cellules avec une caractéristique génétiquement définie ; ils ne peuvent pas, pour cette raison, moduler les sous-ensembles spécifiques de la population cible.
  5. Les outils d'Optogenetic peuvent parfois aboutir à diriger l'illumination et la stimulation suivante des membranes axonales, consécutivement entraînant l'activation des corps cellulaires neuronaux et même d'autres régions du cerveau par l'intermédiaire des garanties activées (activation antidromic). Quand de telles choses se produisent, différents circuits sont activés, réduisant la spécificité de la manipulation ; des opsins inhibiteurs peuvent parfois être employés pour éviter de telles complications.
  6. La protéine d'opsin elles-mêmes ont le potentiel d'affecter les fonctionnements des machines cellulaires intrinsèques, entraînant à perturbation des structures de tels canaux ioniques et pompes.

Pour toutes ces raisons, des expériences optogenetic doivent planification avec un examen consciencieux de toutes les possibilités.

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Last Updated: Jan 29, 2019

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