Первые результаты стимуляции мозга с использованием активированных полупроводниковых наночастиц

Лучше свет, чем электричество (фото из научной статьи) Лучше свет, чем электричество (фото из научной статьи)

Традиционно, для воздействия на нервные окончания или ткани мозга используют громоздкие проволочные соединения и металлические электроды. По счастью, команда исследователей из Case Western Reserve University (Кливленд, штат Огайо) пошла другим путем. Уникальное сотрудничество между химиками и нейробиологами привело к открытию совершенно нового и необычного способа использования света для активирования клеток мозга с помощью наночастиц.

Основные исследования проводили Бен Строубридж (Ben Strowbridge) – адъюнкт–профессор нейробиологии и Клеменс Бурда (Clemens Burda) – адъюнкт–профессор химии, которым помогали докторанты в обеих специальностях. Сотрудничество специалистов в столь разных областях принесло важные результаты. Статья, опубликованная авторами по результатам исследований в первоклассном химическом журнале Angewandte Chemie (Yixin Zhao, Philip Larimer, Richard T. Pressler, Ben W. Strowbridge, Clemens Burda. Wireless Activation of Neurons in Brain Slices Using Nanostructured Semiconductor Photoelectrodes, – Angewandte Chemie International Edition, published online DOI: 10.1002/anie.200806093), является первой в данной области.

Используя полупроводниковые наночастицы в качестве фотоэлементов, ученые сумели вызвать возбуждение нейронов в клетках и в группах клеток при облучении инфракрасным светом. Внедрение непосредственно в ткани наночастиц, активируемых излучением, совершенно исключает необходимость в сложных проводных соединениях. Этот метод дает возможность более контролируемой реакции и способен почти точно воспроизводить сценарии сложных естественных стимулов (раздражителей). Электроды, используемые по сей день для возбуждения нервных клеток, не всегда могут точно восстановить пространственные картины, создаваемые раздражителями, и, к сожалению, часто повреждают ткани. Существует достаточно много ситуаций, где необходимы механизмы возбуждения нейронов – например, при травмах и повреждениях нерва для восстановления его функций. Сегодняшний способ – это наложение проводников, а затем – соединение с контролирующей системой – и то и другое – очень глубоко проникающие в ткани тела и сложные процедуры.

В первых экспериментах исследователи использовали тонкие срезы мозговой ткани для того, чтобы показать возможность инициирования нейронной активности оптическим излучением. Наночастицы – фотоэлементы располагали вплотную к нервным волокнам. Следующий шаг – показать возможность такого эффекта при стимулировании более длинных участков нейронных цепей. Клиническое применение такой технологии может привести к новым методам активации специфических областей мозга и поврежденных нервов.

Внешние или внутренние поверхности стеклянных микропипеток могут быть покрыты наночастицами полупроводника с узкой запретной зоной. Если для возбуждения используется видимое излучение или излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, эти пипетки (обозначенные на рисунке как «PE Stim») могут активировать расположенные поблизости нейроны (обозначенные на рисунке звездочками) в ткани мозга без повреждений ткани, свойственных электростимуляции.

Вне совместного проекта обе группы сотрудничающих исследователей (и химическая и нейробиологическая) преследуют совершенно различные цели в научной работе. Лаборатория д-ра Строубриджа исследует вопросы групповой организации нейронов в областях мозга, отвечающих за чувствительность к запахам, и в гиппокампе. Группа д-ра Бурды использует химически синтезированные наноструктуры для исследования конверсионные схемы возобновляемых источников энергии, ключая фотоэлемнты. Другой сферой интересов химической лаборатории является исследование нанотехнологий для терапии и адресной доставки лекарственных препаратов в организме пациента.

По мнению обоих лидеров, обнаруженные эффекты могут привести к целому миру новых методов исследований. Основной вопрос при этом, как всегда один и тот же – достаточность финансирования исследований для продвижения их на следующий уровень. По счастью обе лаборатории оснащены и финансируются достаточно хорошо, чтобы позволить себе совместные внеплановые работы.

Евгений Биргер

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.9 (18 votes)
Источник(и):

http://www.nanowerk.com/…sid=9388.php



Anonymous аватар

Печальнейшая практика влияния на мозг стимуляцией нелепейшими электродами , а вот теперь и наночастичками с неявной длиной волн (ультракороткие вредны для мозга – они похожи на волоконную оптику в самом мозге – урановую волоконную оптику – основу световодов . Трагедия наша в незнании учеными нашего настоящего устройства и особенно в незнании нашего настоящего мозга .Несколько лет назад в прессе промелдькнула статья о славном физике из Санкт-Петербурга с ученой кличкой «психотронщик» по фомилии , возможно ошибаюсь, Прохоров , создавшего замечательный вакуумный прибор для исследования мозга (ошибки были и их бы устранить) . Он единственный верно подошел к исследованию всего настоящего мозга , охватывая весь и внешний  – тоже . Найдите его , господин А. Чубайс, и пригласите как експерта биоллогических работ – иначе беда – настоящий САПИЕНС  – ультраурановая конструкция , встроенная в мозг в голове лишь на 1/3 в здравии . В нездравии  – иначе и часто совсем в мозге головы – и потому нездравие .

Категории статьи