علوم اعصاب

علوم اعصاب رشته ای است که با ساختار، رشد، ژنتیک، بیوشیمی، فیزیولوژی، فارماکولوژی و آسیب شناسی سیستم عصبی سروکار دارد. عصب شناسی که در لغت به معنای عصب شناسی است، شاخه ای از پزشکی است که در درجه اول به آن علاقه مند است، اما به هیچ وجه محدود به مطالعه آسیب شناسی نیست. نوروبیولوژی مترادف دیگری است که در چند زبان وجود دارد، اما زمانی که به عنوان زیرمجموعه در نظر گرفته نشود، عموماً یکسان است.

حسگرها و محرک های مولکولی برای تصویربرداری و دستکاری فعالیت مغز

پیشرفت های اخیر در مهندسی مولکولی منجر به ایجاد چندین خانواده از حسگرهای نوری با کیفیت بالا شده است. ما از اصطلاحات "حسگر"، "شاخص" و "کاوشگر" به جای یکدیگر استفاده می کنیم تا به طور گسترده مولکول هایی را توصیف کنیم که سیگنال قابل اندازه گیری را در پاسخ به تغییرات در فعالیت مغز ارائه می دهند. به دنبال تعریف سنتی این اصطلاح در علوم تحلیلی، ما از "بیوسنسور" برای اشاره تنها به حسگرهایی استفاده می کنیم که در آنها یک جزء پروتئینی تغییر بیولوژیکی مورد علاقه را تشخیص می دهد. در ترکیب با میکروسکوپ پیشرفته، تصویربرداری یون کلسیم ([خطای پردازش ریاضی]) با استفاده از GCaMPs94 اکنون به طور معمول برای فعال کردن تصویربرداری در مقیاس بزرگ، تک یا چند فوتونی برای بازخوانی فعالیت مدار عصبی در حیوانات بیدار و دارای رفتار استفاده می‌شود. سنسورهای ولتاژ در سال‌های اخیر از نظر ویژگی‌های ذاتی مانند محلی‌سازی غشا، روشنایی، حساسیت و سینتیک بهبود یافته‌اند. این حسگرهای ولتاژ را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد: حسگرهای مصنوعی، 97 بیوسنسور هیبریدی که از ترکیبی از رنگ‌های مصنوعی و پروتئین‌های کدگذاری شده ژنتیکی استفاده می‌کنند، 98 و حسگرهای زیستی کاملاً با کد ژنتیکی. جدیدترین انتقال الکترون القا شده با تغییر رنگ قرمز (PeT) که در زیر مشخص شده است. 102 حسگرهای زیستی ولتاژ هیبریدی ویژگی مولکولی پروتئین‌های کدگذاری شده ژنتیکی را با ویژگی‌های فوتوفیزیکی بی‌نظیر فلوروفورهای مصنوعی ترکیب می‌کنند. حسگرهای زیستی ولتاژ رمزگذاری شده ژنتیکی بر اساس اپسین ها یا حوزه های سنجش ولتاژ هستند. جدیدترین آنها به عملکرد همتایان مصنوعی خود نزدیک می شوند.103 انتخاب سنسور ولتاژ توسط برنامه های کاربردی هدایت می شود و هیچ راه حل واحدی برای همه مناسب نیست.104

فراتر از [خطای پردازش ریاضی] و ولتاژ، تلاش‌های اخیر مهندسی پروتئین اکنون مفهوم حسگرهای زیستی مبتنی بر تک FP را به طراحی حسگرهای زیستی رمزگذاری‌شده ژنتیکی برای انتقال‌دهنده‌های عصبی و تعدیل‌کننده‌های عصبی، از جمله گلوتامات، GABA، دوپامین، نوراپی نفرین، سروتونین، سروتونین و آکِت گسترش داده است. بر اساس گیرنده‌های جفت‌شده با پروتئین G (GPCR) یا پروتئین‌های اتصال پری پلاسمیک باکتریایی (PBP).

با قدردانی روزافزون از مفاهیم واحد عصبی عروقی 118 و سیناپس سه جانبه 119، تلاشی هماهنگ برای توسعه حسگرهای زیستی فلورسنت برای متابولیسم سلولی، 120،121 و هدف قرار دادن این حسگرها و سایر حسگرهای زیستی نه تنها به سلول‌های عصبی، بلکه سلول‌های غیر عصبی از جمله آستروسیت‌ها صورت گرفته است. و همچنین سلول های دیواری ایمنی و عروقی).122

حسگرهای ذکر شده در بالا، چه از نظر ژنتیکی رمزگذاری شده باشند، چه ترکیبی یا مصنوعی، از فلورسانس برای گزارش فعالیت استفاده می کنند. یکی دیگر از شکل های قابل توجه لومینسانس، فسفرسانس است که طول عمر بیشتری دارد و بنابراین در مقیاس زمانی کندتر رخ می دهد. فسفرسانس به طور سنتی در سنجش [خطای پردازش ریاضی]، یک پارامتر فیزیولوژیکی از اهمیت کلیدی در مغز و جاهای دیگر، استفاده می‌شود. توسعه پروب‌های جدید تحریک‌پذیر 2P با جابجایی قرمز اخیراً تصویربرداری عمقی داخل عروقی و بافتی از فشار جزئی را فعال کرده است. [خطای پردازش ریاضی] ([خطای پردازش ریاضی]).124,125

فلورسانس و فسفرسانس مستلزم این است که فوتون ها به مولکول کروموفور/فسفر برای القای انتشار تحویل داده شوند. در مقابل، در بیولومینسانس، تابش نور در فرآیند یک واکنش شیمیایی رخ می دهد که در آن یک آنزیم یک بستر را اکسید می کند. فعال سازی با استفاده از نور ساطع شده برای تحریک پروتئین های حساس به نور. 128 اگرچه مفهوم محرک های بیولومینسانس بسیار جدید است، این کار در حال حاضر نتایج امیدوارکننده ای را به همراه داشته است. علوم اعصاب را از زمان اختراع آن در سال 2005 متحول کرد.

طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS)

طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS)

با مهندس شکوفه ساتری

ابزارهای نوروفوتونیک

ابزارهای نوروفوتونیک برای اندازه گیری ها وخلاصه

نوروفوتونیک در سال 2014 همزمان با راه اندازی ابتکار BRAIN با تمرکز بر توسعه فناوری هایی برای پیشرفت علوم اعصاب راه اندازی شد. در هفت سال گذشته، دستور کار نوروفوتونیک به خوبی با این تمرکز بر روی فناوری‌های عصبی که شامل روش‌ها و ابزارهای نوری جدید قابل استفاده برای مطالعات مغز است، هماهنگ بوده است. در حالی که BRAIN Initiative 2.0 به سمت کاربردهای این ابزارهای جدید در تلاش برای درک مغز می چرخد، در این مقاله مجموعه ابزار گسترده و متنوعی از روش های جدید را برای کشف عملکرد مغز که از ابتکار BRAIN و مقیاس بزرگ مربوط به آن پدید آمده است را بررسی می کنیم. تلاش برای اندازه گیری و دستکاری ساختار و عملکرد مغز. در اینجا، ما بر ابزارهای نوروفوتونیک که بیشتر برای مطالعات حیوانی قابل استفاده هستند تمرکز می کنیم. یک مقاله همراه، که قرار است اواخر امسال منتشر شود، روش‌های تصویربرداری نوری پراکنده قابل استفاده در مطالعات غیرتهاجمی انسانی را پوشش می‌دهد. برای هر حوزه، ما آخرین وضعیت فعلی فناوری‌های مربوطه را ترسیم می‌کنیم، حوزه‌هایی را که به نوآوری نیاز است شناسایی می‌کنیم و چشم‌اندازی برای مسیرهای آینده ارائه می‌کنیم. دستکاری میکروسکوپی: گزارش وضعیت

پیشرفت تحقیقات پزشکی با دستگاه های اپتوژنتیک قابل کاشت

اپتوژنتیک یک رشته نوظهور است که از نور و مهندسی ژنتیک برای شناسایی و کنترل فعالیت پروتئین ها یا نورون های اصلاح شده ژنتیکی استفاده می کند.

کار در زمینه اپتوژنتیک چندین دهه پیش آغاز شد، با این حال، در سال 2002 زمانی که زملمن و همکارانش روشی را برای فعال کردن گروه‌هایی از نورون‌های حساس به رودوپسین از طریق تحریک نوری ایجاد کردند، اولین پیشرفت خود را در علوم اعصاب جریان اصلی ایجاد کرد. از آن زمان، دانشمندان به طور فزاینده ای به حوزه اپتوژنتیک علاقه مند شده اند و تحقیقات زیادی برای استفاده از آن در کاربردهای متعدد انجام شده است.

اپتوژنتیک کاربردهای متعددی را در بخش‌های مختلف، از فناوری گرفته تا کشاورزی، توسعه داده است. در اینجا، ما بر چگونگی تحول در تحقیقات پزشکی برای تسهیل تشخیص سریع بیماری و ارائه نظارت و گزینه های درمانی جدید برای بیماری های مختلف تمرکز می کنیم.

تصویربرداری عصبی و آناتومی عصبی

پیشرفت در تصویربرداری عصبی و تصویربرداری مغز

تصویربرداری چندوجهی پایه و بالینی

رفتار و نوروپلاستیسیته

مهندسی زیستی علوم اعصاب، بینایی و فناوری های کم بینایی

فناوری تصویربرداری زیست پزشکی

رابط های مغز و کامپیوتر برای HCI و بازی ها

توپوگرافی الکترومغناطیسی مغز

فن آوری های تصویربرداری مغز و کاربردهای آنها در علوم اعصاب

فناوری تصویربرداری مغز

رابط های مغز و ماشین

ساخت مدارهای عصبی

تصویربرداری بالینی و ترجمه ای

پیری شناختی و حافظه

علوم اعصاب شناختی

بازسازی متراکم

الکتروکورتیکوگرام

الکتروانسفالوگرافی

علوم اعصاب شناختی در حال ظهور و فناوری های مرتبط

فناوری های نوظهور تصویربرداری در علوم اعصاب

طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک تابعی

مدارهای تصویربرداری در محل کار

شناخت تصویرسازی

روش‌های تصویربرداری و کاربردهای تجربی و بالینی آنها

فناوری تصویربرداری و علوم اعصاب

تصویربرداری از سیستم عصبی

مگنتوآنسفالوگرافی

مدلسازی و تحلیل سیستمهای بیولوژیکی

ساختار مولکولی و فیزیکی

نوروفیدبک

علوم اعصاب

علوم اعصاب و فناوری های تصویربرداری چشم

تصویربرداری منبع تابعی غیرتهاجمی

بازخورد آنلاین فعالیت مغز

تصویربرداری عملکردی در زمان واقعی و نوروفیدبک

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی در زمان واقعی

وضوح فوق العاده

فراتر از سطوح

مگنتوآنسفالوگرافی

فهرست

1 تاریخچه

2 اساس سیگنال MEG

3 محافظ مغناطیسی

3.1 اتاق محافظ مغناطیسی (MSR)

3.2 سیستم محافظ فعال

4 محلی سازی منبع

4.1 مسئله معکوس

4.2 تصویربرداری منبع مغناطیسی

4.3 بومی سازی منبع مدل دوقطبی

4.4 مدل های منبع توزیع شده

4.5 تجزیه و تحلیل مؤلفه مستقل (ICA)

5 در زمینه استفاده کنید

5.1 اتصال مغز و نوسانات عصبی

5.2 صرع کانونی

5.3 جنین

6 مقایسه با تکنیک های مرتبط

6.1 MEG در مقایسه با EEG

مگنتوآنسفالوگرافی

مگنتوآنسفالوگرافی (MEG) یک تکنیک تصویربرداری عصبی عملکردی برای نقشه برداری فعالیت مغز با ثبت میدان های مغناطیسی تولید شده توسط جریان های الکتریکی که به طور طبیعی در مغز رخ می دهد، با استفاده از مغناطیس سنج های بسیار حساس است. آرایه‌های SQUID (دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا) در حال حاضر رایج‌ترین مغناطیس‌سنج هستند، در حالی که مغناطیس‌سنج SERF (آرام‌شدن بدون تبادل چرخش) برای ماشین‌های آینده در حال بررسی است.[1][2] کاربردهای MEG شامل تحقیقات پایه در فرآیندهای ادراکی و شناختی مغز، محلی‌سازی مناطق آسیب‌شناسی قبل از برداشتن جراحی، تعیین عملکرد بخش‌های مختلف مغز و نوروفیدبک است. این را می توان در یک محیط بالینی برای یافتن مکان های ناهنجاری و همچنین در یک محیط آزمایشی برای اندازه گیری ساده فعالیت مغز اعمال کرد.

اپتوژنتیک با شکوفه ساتری

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.