نوروفوتونیک

1. بررسی اجمالی

نوروفوتونیک رشته ای است که به سرعت در حال توسعه است و در سراسر جهان از دانشگاه ها گرفته تا صنعت و دولت گرفته تا پزشکی علاقه چشمگیری داشته است. بودجه این منطقه تقریباً رشد چشمگیری داشته است و نشریات معمولاً از این عبارت استفاده می کنند ، جایی که 20 سال پیش هیچ کدام از آنها وجود نداشته است.   با این حال ، بسیاری از گروه ها تعریف نوروفوتونیک را به روش های مختلف تفسیر کرده اند. این موارد عبارتند از "استفاده از فوتونیک برای مطالعه مغز و فرآیندهای آن در سطح سلولی و مولکولی" ، 1 "مهار قدرت نور برای مطالعه سیستم عصبی و درک اسرار مغز" ، 2 و "استفاده از میکروسکوپ و روشهای طیف سنجی در علوم اعصاب ، "3 در میان دیگران. بیشتر این تعاریف به دنبال مشخص کردن این رشته در تلاقی بین اپتیک و علوم اعصاب هستند. در حالی که بیشتر آنها به استفاده از فوتون ها برای درک مغز و فرآیندهای آن در سطح سلولی و مولکولی اشاره دارند ، اما در واقع ، این زمینه کاربرد نور را در تمام جنبه های مغز و سیستم عصبی ، یعنی تعامل فوتون ها و نورون ها در این زمینه از فوتون ها برای (1) بازجویی از فرآیند های سلولی سیستم عصبی محیطی و مرکزی (CNS) برای درک مغز استفاده شده است ، (2) دستکاری نورون ها برای تعدیل عملکرد و (3) تشخیص بیماری برای تشخیص بالینی و جراحی راهنمایی. این رشته فرارشته رشته های فیزیک نوری ، شیمی ، مهندسی پزشکی ، علوم اعصاب و جراحی مغز و اعصاب را پل می کند و منجر به استفاده خلاقانه از فن آوری های نوری برای کشف بنیادی و ترجمه بالینی می شود. این رشته طیف وسیعی از روش های نوری ، از میکروسکوپ تا طیف سنجی را برای دستیابی به درک چند مقیاس از ساختار و عملکرد مغز طبیعی و بیمار و همچنین سیستم عصبی به کار می گیرد.

دولت ایالات متحده ابتکار مغز را ایجاد کرده است ، که به دنبال "تعمیق درک عملکرد درونی ذهن انسان و بهبود نحوه درمان ، پیشگیری و درمان اختلالات مغز است." 4 بیشتر تلاش های اخیر برای دستیابی به اولین هدف از دو هدف ابتکار عمل - درک مغز است. برای مطابقت با این تلاش ، پروژه مغز انسانی اروپا تلاش می کند تا تحقیقات را در تقاطع علوم اعصاب ، محاسبات و داروهای مرتبط با مغز تسریع کند. در مورد مغز بیوفوتونیک نقشی اساسی در این مجموعه کار در حال رشد داشته است. اثر متقابل نور با سیستم عصبی با توانایی کاوش در سطح اتمی ، مولکولی ، سلولی ، بافتی و ارگانیک ، جهات جدیدی را در تحقیقات مغزی و تولد نوروفوتونیک امکان پذیر کرده است. در 15 سال گذشته انتشارات در تقاطع نور و علوم اعصاب رشد داشته است اما به نظر می رسد میزان فعالیت در این زمینه فلات شده است. و با این حال ، کنفرانس برتر در زمینه علوم اعصاب ، نشست سالانه انجمن علوم اعصاب ، شاهد افزایش چشمگیری در تعداد مقالاتی است که شامل تکنیک های نوری است ، که نشان دهنده پذیرش قدرت اپتیک و فوتونیک در تحقیقات علوم اعصاب است. با این حال ، موارد زیادی در زمینه تحقیقات عصبی وجود دارد که استفاده نشده و بسیاری از چالش ها در مراقبت از اختلالات عصبی است که باید برطرف شوند.

در جریان نشست سال 2017 کنفرانس بین المللی بیوفوتونیک (ICOB) در پرت ، استرالیا ، تیمی از دانشمندان گرد هم آمدند تا در مورد وضعیت فعلی تحقیقات نوروفوتونیک و چالش ها و فرصت های موجود در این زمینه بحث کنند. این گروه به دنبال شناسایی مناطق رشد آینده بود که به دنبال راه حل های بیوفوتونیک هستند.