2018-12-13 19:36:01
研究人员设计了看到神经细胞着火的技术

研究人员设计了看到神经细胞着火的技术.jpg

加利福尼亚州帕洛阿尔托斯坦福大学的研究人员创造了一种非侵入性技术,可以根据形状的变化检测神经细胞的发射时间。该方法可用于观察身体的光可接近部分(例如眼睛)中的神经活动,这将允许医生在细胞水平上定量监测视觉功能。该研究发表在Light:Science and Applications杂志上。这项工作由国家眼科研究所资助,该研究所是美国国立卫生研究院的一部分。

当神经发射时,细胞中的电位(跨膜电压)会发生变化。目前用于监测神经活动的技术是侵入性的 - 需要放置在神经附近的电极或插入细胞中的荧光标记物。但是斯坦福大学开发的一项新技术反而利用了这种电压变化的副作用。当神经细胞发射时,细胞膜暂时变得稍微僵硬,导致细胞形状变圆。可以通过干涉(相位)成像来拾取这些细胞形状变化,所述干涉(相位)成像感测穿过细胞或从其表面反射的光的变化。

来自斯坦福大学Daniel Palanker博士实验室的Tong Ling博士及其同事构建了一台配备高速摄像头的干涉显微镜,每秒可收集50,000帧。这种速度很重要,因为细胞形状的变化是微妙的,因此与图像中的噪声相比,信号非常少。通过高速成像,研究人员可以将50个帧组合在一起,平均噪声并增加信号强度。他们还设计了一种新的算法,可以检测信息区域(即移动最多的细胞部分)并进一步增强信号。

“这种纳米级的形状变化很难看到,”Palanker说,“但是使用超快定量相位成像,它实际上是可见的。”

研究人员使用一种被设计为像神经元一样发射的细胞培养皿,将它们的方法与经典的,基于电极的神经元放电测量结果进行了比较。来自其显微镜的记录精确地匹配由电极感测的电信号。

该项目是通过NEI Audacious目标再生医学计划资助的更大型合作项目的一部分,该计划旨在恢复因视网膜损伤或疾病而丧失的视力。该项目的最终目标是利用这项技术检测通过视神经的信号,甚至是视网膜中各个神经细胞的信号。直接监测眼睛中的神经将有助于研究人员设计和测试新疗法以恢复视觉功能。

“我们在这项联合拨款中的任务是确定基本事实 - 在行动潜力期间细胞的移动速度和细胞移动程度 - 以及制定最佳技术策略,然后将其应用于人类,”Palanker说。 “我认为这篇论文将成为关于细胞发射时机械效应的可靠参考。”

展望未来,团队成员,包括该校的首席研究员,加州大学伯克利分校的Austin Roorda博士,将决定如何将这种技术应用于光学相干断层扫描,这是一种常用于可视化背面的成像技术。眼。

“非侵入性,全光学,神经记录技术,如Palanker博士及其团队开创的技术非常令人兴奋,因为与其他方法不同,这些技术可能会用于人眼,”Roorda说。 “这些发展为我们能够在细胞范围内研究人类视网膜疾病并评估治疗它们的治疗方法带来了希望。”

猜您喜欢的其它内容