Eine Technik für das Studium der einzelnen schaltkreise im Gehirn von Mäusen wurde behindert, weil das Licht benötigt, um zu stimulieren die neuronale Aktivität kurz überwältigt den Elektroden “hören” für die Antwort. Nun, verbesserte Abschirmung innerhalb des neuronalen Sonde ermöglicht die verlorenen Signale erfasst werden.
“Stellen Sie sich ein Gespräch, in dem die ersten paar und die letzten paar Worte eines Satzes sind, fehlen oder verzerrt. In einem solchen Dialog, nicht viel Informationen kann zuverlässig entschlüsselt. Dies ist die gleiche situation in unserer Forschung,” sagte György Buzsáki, die Biggs Professor of Neuroscience an der New York University School of Medicine und ein co-Autor der neuen Papier beschreiben die Ergebnisse.
“Unser Dialog mit schaltkreise im Gehirn, die beginnt mit einer Frage in form eines Impulses. Wenn der Anfang und das Ende des Impulses—unsere ‘Frage’—zu produzieren große Artefakte, verlieren wir die unmittelbare und oft sehr kritischen neuronalen Antworten.”
Um dieses problem zu bewältigen, ein team von Ingenieuren an der University of Michigan, zur Verbesserung Ihrer neuronalen Sonde, so dass es aufnehmen konnten vollständige Antworten. Dies ermöglicht Experimente, die vorher unmöglich war.
“Als ein Beispiel, das wir nachahmen können ein Gehirn-Welle durch drehen auf die micro-LEDs mit einer bestimmten Frequenz und zu sehen, wie der neuronale Schaltkreis verhält. Können wir auch umsetzen, was man eine closed-loop-Kontrolle und machen die LEDs Leuchten auf, sobald wir feststellen, dass ein bestimmter signal des Gehirns”, sagte Kanghwan Kim, der erste Autor auf dem neuen Papier in Nature Communications und den letzten Ph. D. graduate in electrical and computer engineering von der U-M.
Das Verständnis, die Kommunikation zwischen den Gehirnzellen, ist der Schlüssel, um voran unser Verständnis des Gehirns und die Entwicklung von Therapien für neurologische Erkrankungen wie Alzheimer-Krankheit. Eine der neuen Experimente, die das team im Auge hat, wäre zu erforschen Speicher.
“Zum Beispiel können wir die Neuronen im hippocampus Feuer in einem Muster, das würde verbessern die Speicher-Konsolidierung und sehen, ob der Speicher tatsächlich verbessert”, sagte Euisik Yoon, senior-Autor auf dem Papier und ein professor für Elektrotechnik und informatik an U-M.
Die Sonde ist ausgelegt für eine Technik namens optogenetik, in denen sich die Mäuse wurden genetisch so verändert, dass Ihre Neuronen stimuliert werden kann mit Licht. Der trick ist, um LEDs die klein genug sind, dass Sie stoßen kann ein einzelnes neuron, sondern als die zig stimuliert Sie durch herkömmliche elektrische Impulse.
Michigan neuronale Sonde team gelang, diese vor fünf Jahren mit der kleinsten bekannten lichtquellen auf implantierbare Sonden. Aber die Signale, die wiederum die LED an-und ausschalten kurz überwältigen die Elektroden, die zu hören für die Antwort.
“Es ist wie wenn es einen großen Knall Klang wie ein Schuss oder eine explosion. Sie können nicht hören, für eine Weile, bis Ihre Ohren sich erholen,” Yoon sagte.
Um diesem problem zu begegnen, Kim Hinzugefügt eine Schicht von elektrischen Abschirmung, um das design. Aber auch das Licht selbst kann ein problem darstellen, wie es absorbiert wird, indem das Silizium der probe und umgewandelt in elektrisches Rauschen spürte von den Elektroden. Für diese, Kim Hinzugefügt Bor-Silizium. Dadurch erhöhte sich die Silizium-Leitfähigkeit, wodurch das Silikon halten den Lärm Weg von den Elektroden.
“Nun, dass das Artefakt entfernt ist, können wir modulieren Neuronen, die in nahezu jedem Bereich des Gehirns und bestimmen, wo genau im Gehirn die Neuronen befinden, und wie Sie beeinflussen die benachbarten Neuronen,” Yoon sagte.
