ابزار اپتوژنتیک ارگانیک ارتباطات مغز را روشن می کند

تیم تحقیقاتی ، که توسط پروفسور اوفر ییشار رهبری می شود ، از روش های اپتوژنتیک برای مطالعه سیگنال هایی که بین نورون ها از طریق سیناپس مغز موش های زنده عبور می کند ، استفاده می کند. یژار گفت: "ما می توانیم وجود انتقال دهنده های عصبی مختلف را تشخیص دهیم ، اما نورون های مختلف این انتقال دهنده های عصبی را" متفاوت "می خوانند. "Optogenetics ما را قادر می سازد نه تنها" جوهر "را ببینیم ، بلکه واقعاً" پیام "را رمزگشایی کنیم."

Yizhar دریافت که رودوپسین های موجود به اندازه کافی دقیق و پایدار نیستند تا تیمش بتواند بررسی کند چه سیگنالی از طریق سیناپس های مختلف عبور می کند. برای درک بهتر نقش های مسیرهای مختلف ، دانشمندان باید رودوپسینی را پیدا کنند که کنترل بیشتری به آنها بدهد. یژار گفت: "ما تصمیم گرفتیم به اطراف نگاه کنیم و ببینیم چه راه حل های طبیعی وجود دارد."

پس از بررسی تعدادی از پروتئین های رودوپسین آلی ، دانشمندان انتخاب خود را به یک رودوپسین از یک پشه محدود کردند. آنها برای ارزیابی اثربخشی انتخاب خود ، پروتئین پشه را در برابر دارویی آزمایش کردند که قدرت فعالیت سیناپسی را کاهش می دهد. آنها دریافتند که رودوپسین مشتق شده از پشه انتقال عصبی را در سلول های عصبی به همان اندازه موثر می کند و رودوپسین پایدارتر است.

برخلاف دارویی که قسمت های متعددی از مغز را تحت تأثیر قرار می دهد و کنترل آن دشوار است ، رودوپسین پشه فقط بر نورون هایی که سنسور پشه ها را هنگام تابش نور به آنها تولید می کند ، تأثیر می گذارد. با استفاده از رودوپسین مشتق شده از پشه ، دانشمندان قادرند فعالیت سیناپسی مغز را در فضا و زمان تعدیل کنند.

برای آزمایش اثربخشی ابزار اپتوژنتیک جدید ، دانشمندان از آن برای جلوگیری از انتشار انتقال دهنده عصبی دوپامین در یک طرف مغز موش ها استفاده کردند. هنگامی که آنها نور سبز به نیمکره مغز نشان دادند و رودوپسین پشه را بیان کردند ، یک سوگیری یک طرفه متمایز در رفتار موش ها مشاهده کردند.

یژار می گوید: "یکی از مزایای اصلی رودوپسین پشه این است که قابل دوقطبی است - یعنی نیازی به طراوت ندارد - و به طور بالقوه بسیار خاص است ، به طوری که ما می توانیم سیناپسهای دقیق مورد علاقه خود را کنترل کنیم." "این یک فناوری بسیار هیجان انگیز است ، زیرا به ما امکان می دهد نقش مسیرهای خاص در مغز را به روشی که قبلاً امکان پذیر نبود کشف کنیم. ما فکر می کنیم این پروتئین پشه می تواند راه را برای ایجاد یک خانواده کامل از ابزارهای جدید اپتوژنتیک برای استفاده در تحقیقات علوم عصبی باز کند. "

توانایی رودوپسین پشه در سرکوب انتقال عصبی بین نورون ها می تواند روش های اپتوژنتیک را برای مطالعه انتقال عصبی در مغز بهبود بخشد و در نهایت منجر به درمان های جدید و بهتری برای بیماری های عصبی و روانی شود.

اپتوژنتیک ، شیمی ژنتیک و حسگرهای زیستی برای علوم اعصاب سلولی و مدار

اپتوژنتیک ، شیمی ژنتیک و حسگرهای زیستی برای علوم اعصاب سلولی و مدار

مروری بر دوره

دستکاری دقیق مکانی-زمانی و خواندن عملکرد مدار مغز یکی از طولانی ترین چالش های علوم اعصاب بوده است. انفجار اخیر در زمینه ابزارهای رمزگذاری شده ژنتیکی برای کنترل و اندازه گیری فعالیت عصبی ، بررسی عملکرد مغز را بسیار وسیع کرده است ، از سیناپس های تک گرفته تا مدارهای مقیاس بزرگ. هم کنترل و هم بازخوانی فعالیت عصبی را می توان در مقادیر بزرگی در فضا و زمان بدست آورد ، از میکرومتر تا کل مناطق مغز و از میلی ثانیه تا روزها.

این دوره به شرکت کنندگان این فرصت را می دهد تا با استفاده از جدیدترین ابزارهای کدگذاری ژنتیکی و تجهیزات پیشرفته برای بررسی مدار مغز ، تجربه عملی را کسب کنند. تمرکز ویژه ای روی دستکاری های چندگانه و خواندن مدارهای مغزی خواهد بود. شرکت کنندگان با اصول بیوفیزیکی پشت سنسورها و محرک ها آشنا می شوند و آموزش های تکمیلی با سابقه آنها در جنبه های فنی رویکردهای تجربی آموزش داده می شود.

در آزمایش های عملی ، از محرک های اپتوژنتیک و شیمیوژنتیک ، از جمله کانال های یونی تحریک کننده و بازدارنده ، پمپ ها ، آنزیم ها و گیرنده های جفت شده با پروتئین G استفاده خواهد شد. این محرک ها با شاخص های ژنتیکی فعالیت عصبی شامل شاخص های کلسیم و ولتاژ و همچنین شاخص های انتقال دهنده های عصبی و تنظیم کننده های عصبی مانند گلوتامات ، دوپامین و نوراپی نفرین تکمیل می شوند.

این دوره طیف وسیعی از سیستم های آزمایشی را با تأکید بر مدارهای عملکردی مغز در شرایط in vivo پوشش می دهد. در نهایت ، شرکت کنندگان از طریق تجزیه و تحلیل داده ها و تفسیرهای مفهومی آزمایشات خود راهنمایی می شوند.

سیستم عصبی

سیستم عصبی

سیستم عصبی متشکل از اعصاب و سلولهای تخصصی موسوم به نورونها ، سیگنالهایی را به سراسر بدن منتقل می کند و در نهایت عملکردها و همچنین ورودی حسی را هماهنگ می کند. با مرور این منابع اطلاعات بیشتری کسب کنید.

موضوعات مرتبط علوم اعصاب

موضوعات مرتبط علوم اعصاب

سیستم شنوایی

سد خونی - مغزی

مرگ سلولی در سیستم عصبی

علوم اعصاب سلولی 

همه چیز راجب علوم اعصاب

فهرست

تعریف علوم اعصاب

تاریخچه علوم اعصاب

شاخه های علوم اعصاب

مشاغل علوم اعصاب

رشته علوم اعصاب

ظهور الکترونیک انعطاف پذیر در علوم اعصاب ، از انتخاب مواد گرفته تا کاربردهای in vitro و in vivo

تکنیک های نوری در اپتوژنتیک

چکیده

اپتوژنتیک یک تکنیک ابتکاری برای کنترل نوری سلول ها است. این رشته طی یک دهه گذشته یا بیشتر منفجر شده و باعث پیشرفت های زیادی در علوم اعصاب شده است. کاربردهای متنوعی از تحقیقات اساسی و کاربردی پدید آمده است و ایده های اولیه را به الگویی قدرتمند برای زیست شناسی سلول ، علوم اعصاب و تحقیقات پزشکی تبدیل کرده است. هدف از این بررسی برجسته سازی مفاهیم اساسی است که برای درک جامع اپتوژنتیک و برخی از کاربردهای مهم بیولوژیکی / پزشکی ضروری است. 

بیوفیزیک و خصوصیات طیف سنجی آپسین ها

بیوفیزیک و خصوصیات طیف سنجی آپسین ها

خصوصیات opsins توسط FTIR ، Raman و سایر روشهای طیف سنج نوری 

روشن ساختاری مولکولی اپسینها توسط کریستالوگرافی 

روشهای ارزیابی الکتروفیزیولوژی جدید

مدلسازی opsin-photocycle.

کاربردهای مدولاسیون اپتوژنتیک

کاربردهای مدولاسیون اپتوژنتیک :

تعدیل عصبی برای کاربردهای پزشکی

کنترل فعالیت سلولهای بنیادی و تمایز آنها

دستکاری سیستم های سلولی قلبی و تحریکی دیگر

برنامه ریزی مجدد فعالیت های متابولیکی

تشریح مدار عصبی: اتصال متقابل عملکردی

تعدیل سایر عملکردهای سلولی.

اپتوژنتیک