نوروفوتونیک، جراحی اعصاب و اپتوژنتیک

نوروفوتونیک، جراحی اعصاب و اپتوژنتیک. در این جلسه موضوعاتی مانند نوروفوتونیک بالینی و ترجمه، تصویربرداری و سنجش عصبی و اپتوژنتیک و دستکاری نوری ارائه می شود.

مباحث اپتیک در مغز

بخش 2: مباحث اپتیک در مغز

14. تصویربرداری نوری بیماری آلزایمر در اختلال عروقی

15. همودینامیک توسط NIR در مغز، و نمای کلی خلاصه میدان

16. سد خونی در موش با استفاده از دو فوتون و اولتراسوند

17. مروری بر تحریک عصبی مادون قرمز

18. 2 تحریک فوتون در مغز

19. بررسی اجمالی طیف سنجی همبستگی NIR در مغز

20. مروری بر توموگرافی منسجم نوری در درخت نورون

21. تحریک IR در اعصاب نخاعی

22. کانال های Ca+2 در مغز توسط مولتی فوتون ها

23. Ca2+ در مغز توسط مولتی فوتون جریان می یابد

24. نمای کلی نشانگرهای Ca2+ توسط 2PEF

25. کنترل بیوسیستم ها با استفاده از اپتوژنتیک

26. نقشه برداری مدار اپتوژنتیک با گیره پچ سلول کامل سنتی برای تعیین اتصال سیناپسی بین نورون های شناسایی شده در مدل های موش بیماری روانی

27. پروتئین های ویژه پروتئین های فلورسنت قرمز RFP در کاوش مغز

28. فعالیت عصبی OCT

29. میکروسکوپ پراکنده رامان تحریک شده در تحقیقات مغز

30. تصویربرداری از سیستم کوپلینگ عصبی عروقی با توموگرافی نوری لامینار و میکروسکوپ دو فوتونی ابرطیفی

31. تصویربرداری چند فوتونی در علوم اعصاب

الیاف فوق نازک برای اپتوژنتیک کم تهاجمی

ظهور اپتوژنتیک عصر جدیدی از علوم اعصاب را آغاز کرده است، زیرا به محققان اجازه می دهد نورون های خاصی را با نور در حیواناتی که آزادانه حرکت می کنند فعال یا مهار کنند. همراه با ضبط‌های الکتروفیزیولوژیکی، ابزارهای اپتوژنتیک می‌توانند تعاملات پیچیده بین نورون‌ها را در طول عملکردهای روزمره و همچنین در شرایط بیماری آشکار کنند.

فیبرهای نوری برای اپتوژنتیک معمولاً دارای سطح مقطع چند مرتبه بزرگتر از یک الکترود سیمی یا سلول مغزی هستند که می تواند به نورون های ثبت شده آسیب برساند و در نتایج تجربی تداخل ایجاد کند. اکنون، محققان آلمانی یک ساختار بهبود یافته بر اساس فیبرهای نوری فوق نازک ایجاد کرده اند که کمترین اختلال را در بافت مغز اطراف ایجاد می کند 

فیبرهای نوری به اندازه سلول

یک رویکرد رایج برای ترکیب دستکاری اپتوژنتیک و ضبط های الکتروفیزیولوژیکی استفاده از فیبر نوری با قطر بزرگ است که بافت ظریف اطراف الکترود را روشن می کند. با این حال، چنین الیاف حجیم نه تنها تعداد کانال‌های روی سر حیوان را محدود می‌کنند، بلکه می‌توانند بر کیفیت ضبط به دلیل تداخل فتوشیمیایی و الکترومغناطیسی، اثرات فتوولتائیک و آسیب‌های مکانیکی هنگام کاشت تأثیر منفی بگذارند.

نویسنده اول، دیوید اریکسون از آزمایشگاه اپتوفیزیولوژی در دانشگاه فرایبورگ آلمان گفت: «ضبط همزمان در مقیاس بزرگ و مداخلات اپتوژنتیک ممکن است کلید رمزگشایی گفتگوی سریع و چندوجهی بین نورون‌ها باشد که عملکرد مغز را حفظ می‌کند. "در حالی که الکترودها از تک سیم تا صدها کانال ضبط و کاهش سطح مقطع پیشرفت زیادی داشته اند، فیبرهای نوری از نظر اندازه و تعداد کانال های تحریک اصلاح نشده اند."

برای کاهش این مشکلات، اریکسون و همکارانش تصمیم گرفتند یک فیبر نوری ضخیم را با چندین فیبر نوری فوق نازک به اندازه سلول جایگزین کنند که الکترود را احاطه کرده است. در این فرآیند، آنها باید یک چارچوب نوری کاملاً جدید ایجاد می‌کردند - که آن را انتشار نور فیبر ذوب شده و ضبط خارج سلولی (FFLEXR) نامیدند - که همچنان امکان ضبط و تحریک را در یک حیوان آزادانه در حال حرکت می‌داد.

تحریک عصبی موفق

FFLEXR از الیاف بسیار نازک با قطر بیرونی و هسته به ترتیب 30 و 24 میکرون استفاده می کند که می توانند برای کاشت به هر پروب سیلیکونی متصل شوند. بر خلاف الیاف ضخیم سنتی با قطر هسته 200 میکرون، الیاف FFLEXR بسیار منعطف با شعاع خمشی بسیار کوچک‌تر هستند و به حیوانات اجازه می‌دهند بدون محدودیت حرکت کنند. راه اندازی آزمایشی همچنین شامل یک رابط فیبر ماتریس سبک وزن، یک کموتاتور نوری برای تحریک کارآمد چند کاناله و یک کابل پچ همه منظوره است.

ایلکا دیستر، نویسنده ارشد، همچنین از آزمایشگاه اپتوفیزیولوژی در دانشگاه فرایبورگ، گفت: «رویکرد جایگزین ما انعطاف‌پذیری برای اعمال هر طول موج دلخواه از طریق یک منبع نور قابل تعویض خارجی و فعال کردن تحریک اپتوژنتیک در اعماق مختلف بافت مغز را حفظ می‌کند.

محققان سیستم خود را با انجام همزمان دستکاری اپتوژنتیک، ضبط الکتروفیزیولوژیک و بازخوانی رفتاری در موش‌ها و موش‌های صحرایی که آزادانه حرکت می‌کنند، تأیید کردند. در هر دو مورد، حیوانات با چندین فیبر نوری بسیار نازک با حداقل تهاجم و همچنین پروب های آرام برای ضبط خارج سلولی با کیفیت بالا کاشته شدند. در نهایت، هدف آنها گسترش FFLEXR برای دستیابی به ضبط سطح کل مغز و تحریکات اپتوژنتیک است.

اریکسون می‌گوید: «استفاده آینده از این سیستم می‌تواند ثبت فعالیت عصبی از آن فیبرها باشد. این می‌تواند راهی برای مطالعه سیگنال‌های تعدیل‌کننده عصبی با تفکیک فضایی باشد، که به نوبه خود برای درک انواع مختلف بیماری‌ها حیاتی هستند.

پاکسازی بافت و کاربرد آن در علوم اعصاب

پاکسازی بافت و کاربرد آن در علوم اعصابخلاصه

روش های پاکسازی بافت پیشرفته، دسترسی نوری سطح زیر سلولی را به بافت های دست نخورده از اندام های فردی و حتی برخی از پستانداران کامل ارائه می دهند. هنگامی که همراه با میکروسکوپ ورق نور و رویکردهای خودکار به تجزیه و تحلیل تصویر، روش های موجود در بافت موجود می تواند سرعت بخشید و ممکن است هزینه های بافت شناسی متعارف را با چندین مرتبه کاهش دهد. علاوه بر این، شیمی درمانی پاکسازی بافت اجازه می دهد تا برچسب های آنتی بادی کل بدن را فراهم کند که می تواند حتی به بافت های ضخیم انسان اعمال شود. با ترکیب قوی ترین برچسب ها، پاکسازی، تصویربرداری و تجزیه و تحلیل داده ها، دانشمندان اطلاعات سیستم های ساختمانی و کاربردی سلولی و زیر سلولی را بر روی بدن های پیچیده پستانداران و نمونه های بزرگ انسان با سرعت شتابدهنده استخراج می کنند. تولید سریع داده های تصویربرداری در مقیاس ترابایت علاوه بر این، تقاضای بالایی را برای رویکردهای محاسباتی کارآمد ایجاد می کند که با چالش های تجزیه و تحلیل و مدیریت داده های بزرگ مقابله می کند. در این بررسی، ما بحث می کنیم که چگونه روش های پاکسازی بافت می تواند یک دیدگاه بی طرفانه، سیستم سطح سیستم های پستانداران و نمونه های انسانی را ارائه دهد و در مورد فرصت های آینده برای استفاده از این روش ها در علوم اعصاب انسان بحث کند.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

زمینه های تخصص

ردیابی تک ذرات و وضوح فوق العاده

میکروسکوپ های فلورسانس چندوجهی و کمی

میکروسکوپ الکترونی کریو

میکروسکوپ چند مقیاسی و همبستگی

کنتراست جدید و تصویربرداری عمیق

Precinical In Vivo Imaging

توان عملیاتی بالا و نمایش محتوای بالا

توسعه پروب، دستکاری چشمی و اپتوژنتیک

BioImage انفورماتیک، پردازش تصویر و مدیریت داده

نوروفوتونیک

نوروفوتونیک

رویکردهای ترکیبی و چندوجهی برای تصویربرداری عصبی

تصویربرداری همودینامیک نوری و تعاملات عصبی عروقی

تصویربرداری مزوسکوپی، میکروسکوپی و آندوسکوپی از ساختار و عملکرد عصبی

پراکندگی بافت، پاکسازی و پراکندگی زدایی

میکروسکوپ فوق رزولوشن و نانوسکوپی سیستم عصبی

گزارشگران و محرک های جدید، اپتوژنتیک، بیولومینسانس

تجزیه و تحلیل داده ها، یادگیری ماشین و پردازش تصویر

تجزیه و تحلیل مدار، عملکرد شبکه و پردازش اطلاعات

اپتیک و بیماری مغز

شکل دهی نور در مغز، هولوگرافی

اشاعه و تجاری سازی فناوری های BRAIN

رابط های عصبی نوری حلقه بسته

اپتیک در مغز

اپتیک و مغز (مغز)

محققانی را که در تمام جنبه‌های اپتیک در مغز کار می‌کنند گرد هم می‌آورد و به عنوان یک انجمن برای بحث در مورد تکنیک‌های موجود و نوظهور و همچنین جهت‌گیری‌های آینده که قادر به ایجاد نور جدیدی بر مغز سالم و بیمار هستند، خدمت می‌کند.

فناوری‌های جدیدی را شناسایی کرده‌اند که می‌توانند مغز در حال کار را در تمام سطوح، از نورون‌های منفرد گرفته تا کل ارگانیسم‌های دارای رفتار، کاوش کنند. اپتیک یک جعبه ابزار منحصر به فرد برای تصویربرداری چند مقیاسی از مغز زنده و دست نخورده ارائه می دهد، در حالی که استراتژی های برچسب گذاری ژنتیکی جدید کنتراست نوری را با عملکرد عصبی فراهم می کند و اپتوژنتیک امکان کنترل عملکرد سلولی را با نور فراهم می کند.

این نشست با گرد هم آوردن یک گروه بین‌المللی از مهندسین، دانشمندان نوری و پزشکی، زیست‌شناسان، شیمی‌دانان و پزشکان برجسته، حوزه تحقیقاتی بسیار بین‌رشته‌ای این موضوع را منعکس می‌کند. 

تدریس آناتومی با شکوفه ساتری

فهرست مطالب

مخچه چیست؟

محل

کاربردها و توابع

تأثیر

علل آسیب

نکات

تاریخ

قشر مغز را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که به عنوان لوب شناخته می شوند

قشر مغز را می توان به چهار بخش تقسیم کرد که به عنوان لوب شناخته می شوند. لوب فرونتال، لوب جداری، لوب پس سری و لوب تمپورال با عملکردهای متفاوتی از استدلال گرفته تا ادراک شنوایی مرتبط بوده است.

لب قدامی مغز

این لوب در جلوی مغز قرار دارد و با استدلال، مهارت‌های حرکتی، شناخت سطح بالاتر و زبان بیانی مرتبط است. در پشت لوب فرونتال، نزدیک شیار مرکزی، قشر حرکتی قرار دارد.

قشر حرکتی اطلاعات را از لوب های مختلف مغز دریافت می کند و از این اطلاعات برای انجام حرکات بدن استفاده می کند. آسیب به لوب فرونتال می تواند منجر به تغییر در عادات جنسی، اجتماعی شدن و توجه و همچنین افزایش ریسک پذیری شود.

لوب آهیانه

لوب جداری در بخش میانی مغز قرار دارد و با پردازش اطلاعات حسی لمسی مانند فشار، لمس و درد مرتبط است. بخشی از مغز که به قشر حسی تنی معروف است در این لوب قرار دارد و برای پردازش حواس بدن ضروری است.

لوب تمپورال

لوب تمپورال در قسمت پایینی مغز قرار دارد. این لوب همچنین محل قشر اولیه شنوایی است که برای تفسیر صداها و زبانی که می شنویم مهم است.

هیپوکامپ نیز در لوب تمپورال قرار دارد، به همین دلیل است که این بخش از مغز نیز به شدت با شکل گیری خاطرات مرتبط است. آسیب به لوب تمپورال می تواند منجر به مشکلاتی در حافظه، درک گفتار و مهارت های زبانی شود.

لوب پس سری

لوب اکسیپیتال در قسمت پشتی مغز قرار دارد و با تفسیر محرک های بینایی و اطلاعات مرتبط است. قشر بینایی اولیه، که اطلاعات را از شبکیه چشم دریافت و تفسیر می کند، در لوب پس سری قرار دارد.

آسیب به این لوب می تواند باعث مشکلات بینایی مانند مشکل در تشخیص اشیا، ناتوانی در شناسایی رنگ ها و مشکل در تشخیص کلمات شود.