Gli Scienziati usano le nanoparticelle magnetiche per avviare l'attività in profondità dentro il cervello

Gli Scienziati hanno usato il magnetismo per attivare i gruppi minuscoli di celle nel cervello, inducenti i movimenti corporei che comprendono il funzionamento, la rotazione ed il controllo perdente delle estremità -- un risultato che potrebbe piombo agli avanzamenti nello studio e nel trattamento della malattia neurologica.

I ricercatori di tecnica sviluppati è chiamato stimolo del magnete-termale. Dà a neuroscenziati un nuovo strumento potente: un periferico, come minimo modo dilagante avviare attività in profondità dentro il cervello, celle specifiche di giro in funzione e a riposo per studiare come questi cambiamenti pregiudicano la fisiologia.

“C'è molto lavoro ora che è fatto per mappare i circuiti di un neurone che comportamento ed emozioni di controllo,„ dice il ricercatore Arnd Pralle, il PhD, il professor del cavo di fisica nell'Università all'Istituto Universitario della Buffalo delle Arti e delle Scienze. “Come il computer della nostra mente sta funzionando? La tecnica che ci siamo sviluppati potrebbe aiutare questo sforzo notevolmente.„

Capendo come gli impianti di cervello -- come le parti differenti dell'organo comunicano tra loro e comportamento di controllo -- è chiave alle terapie svilupparsi per le malattie che comprendono la lesione o la disfunzione degli insiemi specifici dei neuroni. I traumi cranici Traumatici, la Malattia del Parkinson, la distonia e la paralisi periferica tutti rientrano in questa categoria.

Gli avanzamenti riferiti dal gruppo di Pralle hanno potuto anche aiutare gli scienziati che cercano di trattare i disturbi quali la depressione e l'epilessia direttamente con stimolo del cervello.

Lo studio, che è stato fatto sui mouse, è stato pubblicato il 15 agosto nel eLife, aperto Access, giornale di esame. Il gruppo di Pralle ha incluso primo gli autori Rahul Munshi, un candidato di PhD di UB nella fisica e Shahnaz Qadri, il PhD, un ricercatore postdottorale di UB, con i ricercatori da UB, l'Università di Philipps di Marburgo in Germania e il Universidad il de Santiago di Compostela in Spagna.

lo stimolo del Magnete-Termale comprende usando le nanoparticelle magnetiche per stimolare i neuroni equipaggiati con i canali ionici termosensibili. Le cellule cerebrali infornano quando le nanoparticelle sono riscaldate da un campo magnetico esterno, inducendo i canali a aprirsi.

Ottimizzazione delle regioni altamente specifiche del cervello

In mouse, il gruppo di Pralle è riuscito a attivare tre regioni distinte del cervello per indurre le funzioni di motore specifiche.

Le celle di Stimolazione nella corteccia di motore hanno indotto gli animali a funzionare, mentre le celle di stimolazione nello striatum hanno indotto gli animali a girare intorno. Quando gli scienziati hanno attivato una regione più profonda del cervello, i mouse si sono congelati, incapace di muovere le loro estremità.

“Facendo Uso del nostro metodo, possiamo mirare ad un gruppo di celle molto piccolo, un'area circa 100 micrometri attraverso, che è circa che la larghezza dei capelli umani,„ Pralle dice.

Come lo stimolo del magnete-termale funziona

lo stimolo del Magnete-Termale permette ai ricercatori di usare le nanoparticelle heated e magnetiche per attivare i diversi neuroni dentro il cervello.

qui è come funziona: In Primo Luogo, gli scienziati usano l'ingegneria genetica per presentare un filo speciale di DNA nei neuroni mirati a, inducente queste celle a produrre un canale ionico calore-attivato. Poi, i ricercatori iniettano le nanoparticelle magnetiche specialmente perfezionamento nella stessa area del cervello. Queste nanoparticelle chiudono sulla superficie dei neuroni mirati a, formante una copertura sottile come l'interfaccia di una cipolla.

Quando un campo magnetico alternante si applica al cervello, induce la magnetizzazione delle nanoparticelle a lanciare rapido, generando il calore che riscalda le celle mirate a. Ciò forza i canali ionici termosensibili per aprirsi, stimolando i neuroni ad infornare.

Le particelle che i ricercatori utilizzati nel nuovo studio del eLife hanno consistito di una memoria del cobalto-ferrito hanno circondato da uno shell del manganese-ferrito.

Un avanzamento sopra altri metodi, come il optogenetics

Pralle sta funzionando per avanzare lo stimolo del magnete-termale per circa una decade. Precedentemente ha dimostrato l'utilità della tecnica in neuroni d'attivazione in una capsula di Petri e poi nel gestire il comportamento dei elegans del C., un nematode minuscolo.

Pralle dice che stimolo del magnete-termale ha alcuni vantaggi sopra altri metodi di stimolo del profondo-cervello.

Una delle tecniche più note, optogenetics, usi si accende invece di magnetismo e riscalda per attivare le celle. Ma il optogenetics richiede tipicamente l'impianto dei cavi a fibre ottiche minuscoli nel cervello, mentre lo stimolo del magnete-termale è fatto a distanza, che è meno dilagante, Pralle dice. Aggiunge che anche dopo che i cervelli dei mouse sono stati stimolati parecchie volte, i neuroni mirati a non hanno mostrato segni di danno.

Il punto seguente nella ricerca è di usare lo stimolo del magnete-termale per attivare -- e silenzio -- regioni multiple del cervello allo stesso tempo in mouse. Pralle sta lavorando a questo progetto con il ricercatore Polina Anikeeva di Massachusetts Institute of Technology, il PhD e la Facoltà di Medicina di Harvard. Il gruppo ha $3,5 milioni in finanziamento dagli Istituti della Sanità Nazionali per intraprendere gli studi continui.

Sorgente: http://www.buffalo.edu/news/releases/2017/08/019.html