- Rochesteras Universitātes pētnieki izpēta, vai neironi var pārraidīt gaismu, līdzīgi kā šķiedru optiskajā tīklā, potenciāli revolucionizējot mūsu izpratni par neiroloģisko komunikāciju.
- Pētījums, ko atbalsta 1,5 miljonu dolāru grants no Džona Tempeltona fonda, cenšas pārveidot pieejas neiroloģisko slimību ārstēšanā.
- Pētījumu vada Pablo Postigo ar starpdisciplināru pieeju, integrējot optiku un neirozinātnes, lai noteiktu, vai neironu aksoni var vadīt gaismu.
- Izmantojot sarežģītas nanofotoniskās zondes, komanda mēģina izsekot fotoniem neiroloģiskajos ceļos, mērījot to viļņa garumu un intensitāti.
- Sadarbība ar Mišelu Tēliju cenšas aizpildīt plaisu starp elektriskajām un optiskajām īpašībām neironos.
- Ja tas izdosies, šis pētījums var novest pie gaismas manipulācijas smadzenēs, piedāvājot jaunas terapijas neiroloģiskām slimībām.
Dziļi kompleksajā smadzeņu labirintā iemirdzas revolucionāra ideja: kā būtu, ja mūsu neironi, kas ir kritiski komunikatori mūsu nervu sistēmā, varētu pārraidīt gaismu tāpat kā signālus šķiedru optiskajā tīklā? Šis ir drosmīgs jautājums, kas virza Rochesteras Universitātes pētniekus, apvienojot optikas un neirozinātnes jomas, lai apskatītu šo neizpētīto robežu.
Iedomājieties mūsu neironus, tradīcijām pazīstamus ar savu elektrisko komunikāciju, kā izmanto gaismu, lai pārraidītu informāciju. Šāda atklājuma sekas var radikāli mainīt mūsu izpratni par neiroloģisko funkciju un pārveidot pieejas neiroloģisko slimību ārstēšanā. Atbalstīts ar 1,5 miljonu dolāru grantu no Džona Tempeltona fonda, šis revolucionārais pētījums cenšas izgaismot veidus, kā mūsu smadzenes varētu burtiski spīdēt.
Projektu vada Pablo Postigo, izcils prāts Rochesteras Optikas institūtā. Viņš pēta, vai neironu aksoni — smalkas, čukstošas šķiedras, kas izplešas no šūnas ķermeņa — var vadīt gaismu. Līdz šim zinātniskajā literatūrā ir atrodamas pārliecinošas norādes, ka šie aksoni varētu kalpot kā mikroskopiski kanāli fotoniem, taču pārliecinoši pierādījumi joprojām ir neizmantoti. Komanda cenšas atrisināt šo mīklu, izstrādājot sarežģītas nanofotoniskās zondes, kas var optiski mijiedarboties ar dzīvajiem neironiem.
Lai izprastu šī izaicinājuma lielumu, jāapsver, ka aksons ir tūkstoš reizes mazāks par matu šķiedru, kas prasa tehnoloģiju, kas spēj noteikt pārejošas, mikroskopiskas gaismas daudzumus. Sasniegšana nepieciešama nežēlīga veiklība, lai ievadītu gaismu aksonos un izsekotu šo gaismas daļiņu ceļojumu.
Postigo sadarbojas ar Mišelu Tēliju, neironu elektrības ekspertu, lai aizpildītu plaisu starp gaismu un elektrostatiskajām īpašībām nervu šūnās. Kopā viņi cer noķert fotonus, kad tie pārvietojas pa neiroloģiskajiem ceļiem, mērot to viļņa garumu un intensitāti ar nebijušu precizitāti.
Ja pētījums būs veiksmīgs, tas varēs pārdefinēt ne tikai to, kā mēs uztveram neironu komunikāciju, bet arī kalpot par katalizatoru jaunām neiroterapijām. Potenciāls manipulēt ar gaismu smadzenēs atver ceļus, lai ārstētu plašu neiroloģisko traucējumu spektru, radot jaunu smadzeņu dziedināšanas terapiju dimensiju.
Tādējādi, smadzeņu pelēkajā masā, iespēju bāka spīd, liecinot par slēpšanu brillanci. Ņemot vērā, ka zinātne arvien dziļāk ieskatās ēnās, izpratnes gaisma tuvojas, gatavojoties revolucionizēt to, ko mēs zinām par mūsu prātiem.
Ko jaunu piedāvā neironi, ja tie varētu pārraidīt gaismu kā šķiedru optika?
Pārskats
Dziļi kompleksajā smadzeņu labirintā Rochesteras Universitātes pētnieki izpēta drosmīgu ideju: Vai neironi, tradīcijām pazīstami ar elektriskiem signāliem, varētu arī pārraidīt gaismu kā šķiedru optiskie kabeļi? Ar 1,5 miljonu dolāru grantu no Džona Tempeltona fonda šis pētījums cenšas atklāt neironu gaismas pārraides potenciālu, kas var revolucionizēt mūsu izpratni par smadzeņu funkciju un neiroloģiskajām ārstēšanām.
Neironu kā gaismas nesēju izpēte
Pētījumu vada Pablo Postigo Rochesteras Optikas institūtā, kurš koncentrējas uz to, vai neironu aksoni varētu vadīt gaismu. Lai gan pašreizējā zinātniskā literatūra piedāvā norādes, vēl ir nepieciešami pārliecinoši pierādījumi. Komanda plāno izmantot sarežģītas nanofotoniskās zondes, lai optiski mijiedarbotos ar neironiem.
Galvenie fakti un ieskati
– Tehniskie izaicinājumi: Gaismas noteikšana neironos prasa tehnoloģiju, kas spēj tikt galā ar struktūrām, kas ir tūkstoš reizes mazākas par matu šķiedru. Tas ietver gaismas ievadīšanu aksonos un gaismas daļiņu izsekošanu.
– Starpdisciplināra sadarbība: Postigo strādā kopā ar Mišelu Tēliju, neironu elektrības ekspertu, lai izprastu gaismas un elektrisko signālu krustpunktu neironos.
– Potenciālie izrāvieni: Veiksmīga izpēte varētu pārdefinēt neironu komunikāciju un atvērt ceļus jaunām neiroterapijām, kas potenciāli palīdzētu ārstēt dažādus neiroloģiskus traucējumus.
Sasāpējuši jautājumi un atziņas
Kā gaismas pamata neironu komunikācija var ietekmēt medicīnu?
Ja neironi varētu pārraidīt gaismu, tas varētu novest pie inovatīvu ārstēšanas metožu izstrādes neiroloģiskām slimībām, piemēram, epilepsijai, Alcheimera slimībai un Parkinsona slimībai, izmantojot gaismas manipulācijas tehnikas, lai moduletu neironu aktivitāti.
Kādas ir tehniskās ierobežojumi?
Galvenie izaicinājumi ietver nanofotonisko zondes veidošanu, kas spēj izturēt neironu struktūru sarežģītību un mērogus, vienlaikus precīzi mērot fotonu viļņa garumus un intensitāti.
Vai pastāv līdzīgi pētījumi vai salīdzinājumi?
Pašreizējā neirozinātnē parasti izmanto elektriskos vai ķīmiskos signālus smadzeņu pētījumiem. Šis pētījums atver jaunu ceļu, integrējot optiskās metodes, kas nav plaši pētītas neiroloģiskajā komunikācijā.
Tirgus notikumi un prognozes
– Pieaugošs interesi par nanotehnoloģijām: Kā neirozinātne integrējas ar optiku, gaidāma pieaugoša investīciju un interešu aktivitāte nanotehnoloģiju un optogenētikas jomā.
– Potenciāla nozares maiņa: Neiroterapijas tirgus var piedzīvot būtiskas izmaiņas, ja optiskā komunikācija neironos kļūs par dzīvotspējīgu ārstēšanas metodi.
Rīcība ieteikumi
– Sekojiet līdz jaunumiem: Neirozinātnes un optikas profesionāļiem un entuziastiem ir svarīgi sekot jaunumiem no šī pētījuma, jo tas var ietekmēt nākotnes pētījumu virzienus.
– Izpētīt starpdisciplināras sadarbības: Iestādes varētu veicināt sadarbības iespējas optikas un neirozinātņu jomās, lai paātrinātu inovācijas un ārstēšanas piemērošanu.
Ātrie padomi pētniekiem
– Koncentrējieties uz nanofotoniku: Iegremdējieties jaunākajos sasniegumos nanofotoniku tehnoloģijā, jo tās ir būtiskas šajā pētījumu jomā.
– Izmantojiet grantu un finansēšanas iespējas: Izpētiet grantu iespējas, lai atbalstītu starpdisciplinārus pētījumus, kas var novest pie revolucionāriem atklājumiem.
Lai iegūtu vairāk informācijas par sasniegumiem neirozinātnē un optikā, apmeklējiet galveno lapu Rochesteras Universitātē.