- חוקרים מאוניברסיטת רוצ'סטר בודקים האם נוירונים יכולים להעביר אור כמו רשתות סיבים אופטיים, מה שעשוי לשנות את ההבנה שלנו על תקשורת עצבית.
- המחקר, הנתמך במענק של 1.5 מיליון דולר מקרן ג'ון טמפלטון, שואף לשנות את הגישות לטיפול במחלות נוירולוגיות.
- פבלו פוסטיגו מוביל את המחקר ממוקד בין-תחומי, משלב אופטיקה ועצב ידע כדי לקבוע אם אקסונים של נוירונים יכולים להעביר אור.
- באמצעות פרובס ננומטיים מתקדמים, הצוות מנסה לעקוב אחרי פוטונים בתוך מסלולים עצביים, מודד את אורכי הגל והעוצמות שלהם.
- שיתוף פעולה עם מישל טליאס מנסה לגשר על הפער בין המאפיינים החשמליים והאופטיים של נוירונים.
- אם המחקר יצליח, הוא יכול להוביל למניפולציה של אור בתוך המוח, ולהציע טיפולים חדשים להפרעות נוירולוגיות.
בעמקי מבוך המוח המורכב, רעיון מהפכני בוהק: מה אם הנוירונים שלנו, אותם מתקשרים קריטיים בתוך מערכת העצבים שלנו, יכלו לשאת אור כמו אותות ברשת סיבים אופטיים? זו השאלה הנועזת שמניעה את החוקרים מאוניברסיטת רוצ'סטר כשהם ממזגים את עולמות האופטיקה והנוירולוגיה כדי לחקור את הגבול הלא נצפה הזה.
דמיינו את הנוירונים שלנו, הידועים באופן מסורתי בתקשורת החשמלית שלהם, משתמשים באור כדי להעביר מידע. ההשלכות של גילוי כזה עשויות לשנות באופן דרמטי את ההבנה שלנו על תפקוד נוירוני ולשנות את הגישות לטיפול במחלות נוירולוגיות. בעזרת מענק של 1.5 מיליון דולר מקרן ג'ון טמפלטון, המחקר פורץ הדרך הזה שואף להאיר את הדרכים שבהן המוחות שלנו עשויים literally להפיק אור.
הפרויקט מנוהל על ידי פבלו פוסטיגו, חוקר מבוקש במכון האופטיקה של רוצ'סטר. הוא חוקר האם האקסונים של הנוירונים—סיבים רזים, דקיקים כמו רחש—יכולים להעביר אור. עד כה, הספרות המדעית רוויה ברמיזות מהימנות לכך שאקסונים אלו עשויים לשמש כערוצים מיקרוסקופיים לפוטונים, אך ראיות חד משמעיות עדיין חסרות. הצוות שואף לפתור תעלומה זו על ידי תכנון פרובס ננומטיים מתקדמים שיכולים לקיים אינטראקציה אופטית עם נוירונים חיים.
כדי להבין את גודלו של אתגר זה, חשוב לזכור שאקסון הוא קטן מאלף פעמים מסיב שיער, מה שדורש טכנולוגיה המסוגלת לגלות כמויות אור מיניאטוריות וחמקמקות. השגת זאת מצריכה את הדיוק העדין של הזרקת אור לתוך האקסונים ומעקב אחרי מסלול הפוטונים.
פוסטיגו משתף פעולה עם מישל טליאס, מומחה בתחום החשמל של הנוירונים, במטרה לגשר על הפער בין אור וחשמל בתוך תאי העצב. יחד, הם מקווים לתפוס פוטונים בזמן שהם חוצים את המסלולים העצביים, מודדים את אורכי הגל והעוצמות שלהם בדיוק חסר תקדים.
אם המחקר יצליח, הוא עשוי להגדיר מחדש לא רק את האופן שבו אנו תופסים תקשורת נוירונית, אלא גם לזרז מודלים תרפיים נוירולוגיים חדשים. הפוטנציאל למניפולציה של אור בתוך המוח פותח דרכים לטיפול במגוון של הפרעות נוירולוגיות, ומקנה מימד חדש לטיפולי ריפוי במוח.
כך, בתוך המסתורין של חומר האפור שלנו, זוהר אור של אפשרויות, מרמז על גאוניות חבויה בתוכנו. ככל שהמדע מציץ עמוק יותר בצללים, האור של ההבנה מתקרב יותר ויותר, ממתין לשנות את מה שאנחנו יודעים על מוחנו.
מה אם נוירונים יכולים להעביר אור כמו סיבים אופטיים?
סקירה
בעמקי מבוך המוח המורכב, חוקרים מאוניברסיטת רוצ'סטר בודקים רעיון נועז: האם נוירונים, הידועים באופן מסורתי בזכות אותותיהם החשמליים, יכולים גם לשאת אור כמו כבלים סיבים אופטיים? עם מענק של 1.5 מיליון דולר מקרן ג'ון טמפלטון, מחקר זה שואף לחשוף את הפוטנציאל של נוירונים להעביר אור, מה עשוי לשנות את ההבנה שלנו על תפקוד המוח וטיפולים נוירולוגיים.
חקר נוירונים כאור מעביר
המחקר מנוהל על ידי פבלו פוסטיגו במכון האופטיקה של רוצ'סטר, שממוקד בשאלה האם אקסונים של נוירונים יכולים להעביר אור. אף שמאמרים מדעיים נוכחיים מציעים רמיזות, עדיין נדרשות ראיות חד משמעיות. הצוות מתכנן להשתמש בפרובס ננומטיים מתקדמים כדי לקיים אינטראקציה אופטית עם נוירונים.
עובדות ומבטים מרכזיים
– אתגרים טכניים: גילוי אור בתוך נוירונים דורש טכנולוגיה המסוגלת להתמודד עם מבנים הקטנים מאלף פעמים מסיב שיער. זה כרוך בהזרקת אור לתוך אקסונים ומעקב אחרי חלקיקי האור.
– שיתוף פעולה בין-תחומי: פוסטיגו עובד לצד מישל טליאס, מומחה בתחום החשמל של נוירונים, במטרה להבין את הצטלבות האור והאותות החשמליים בנוירונים.
– מהפכות פוטנציאליות: הצלחה עשויה להגדיר מחדש את התקשורת הנוירונית ולפתוח דרכים לתרפיות נוירולוגיות חדשות, שיכולות לסייע בטיפול במגוון הפרעות נוירולוגיות.
שאלות ודעות נכונות
כיצד יכולה תקשורת נוירונית מבוססת אור להשפיע על הרפואה?
אם נוירונים יכולים להעביר אור, זה עשוי להוביל לפיתוח טיפולים חדשניים להפרעות נוירולוגיות כמו אפילפסיה, אלצהיימר ומחלת פרקינסון על ידי שימוש בטכניקות מניפולציה של אור כדי לווסת פעילות עצבית.
מהן המגבלות הטכניות?
אתגרים משמעותיים כוללים יצירת פרובס ננומטיים שיכולים לעמוד בפני המורכבות וההיקף של מבנים נוירוניים תוך מדידה מדויקת של אורכי הגל והעוצמות של הפוטונים.
האם יש מחקרים דומים או השוואות?
נוירולוגיה עכשווית בדרך כלל משתמשת באותות חשמליים או כימיים ללימוד המוח. מחקר זה מציע דרך חדשה על ידי אינטגרציה של שיטות אופטיות, שלאחרונה לא נחקרו במידה רבה בתקשורת עצבית.
מגמות שוק וחזויות
– הגברת העניין בננוטכנולוגיה: ככל שהנוירולוגיה משתלבת עם האופטיקה, צפו לגידול בהשקעות ובעניין בננוטכנולוגיה ואופטוגנטיקה.
– שינוי פוטנציאלי בתעשייה: שוק הטיפולים הנוירולוגיים עשוי לחוות שינויים משמעותיים אם תקשורת אופטית בתוך נוירונים תהפוך למתודה טיפולית ישימה.
המלצות מעשיות
– להתעדכן: עבור מקצוענים וחובבים בנוירולוגיה ואופטיקה, חשוב להישאר מעודכנים בהתקדמויות מהמחקר הזה מכיוון שהם עשויים לעצב כיווני מחקר עתידיים.
– לחקור שיתופי פעולה בין-תחומיים: מוסדות יכולים לעודד שיתופי פעולה בין אופטיקה לנוירולוגיה כדי לזרז חדשנות ויישום בטיפולים רפואיים.
טיפים מהירים לחוקרים
– ממוקדים בננופוטוניקה: עוסק בחידושים האחרונים בטכנולוגיית ננופוטוניקה, שכן היא ממלאת תפקיד מרכזי בתחום המחקר הזה.
– ניצול מענקים ומימון: חקר הזדמנויות מענק לתמיכה במחקר בין-תחומי שיכול להוביל לגילויים פורצי דרך.
לפרטים נוספים על מהפכות בנוירולוגיה ואופטיקה, בקרו בדף הראשי של אוניברסיטת רוצ'סטר.