Устройство существенно расширяет объем исследования, которое может быть выполнено через оптогенетику, чтобы включать эксперименты, вовлекающие мышей в замкнутые пространства или взаимодействующие свободно с другими животными. Работа издана в выпуске 17 августа Методов Природы.«Это – новый способ обеспечить беспроводную власть для оптогенетики», сказала Ада Пун, доцент электротехники в Стэнфорде. «Это намного меньше, и мышь может переместиться во время эксперимента».
Устройство может собираться и повторно формироваться для различного использования в лаборатории, и планы относительно источника энергии общедоступны. «Я думаю, что другие лаборатории будут в состоянии приспособить это к своей работе», сказал Пун.СокращениеТрадиционно, оптогенетика потребовала, чтобы оптоволоконный кабель, приложенный к голове мыши, поставил нервы контроля и свет. С этим несколько строгим головным убором мыши могут двинуться свободно в открытую клетку, но не могут провести замкнутое пространство или нору во множество спящих помощников клетки путем, незаложенная мышь могла.
Кроме того, перед экспериментом ученый должен обращаться с мышью, чтобы приложить кабель, подчеркивая мышь и возможно изменяя результат эксперимента.Эти ограничения ограничивают то, что может быть изучено через оптогенетику.
Люди успешно исследовали ряд научных вопросов включая то, как облегчить дрожь при болезни Паркинсона, функции нейронов, которые передают боль и возможные отношения удара. Однако решение проблем с социальным компонентом как депрессия или беспокойство или которые включают лабиринты и другие типы сложного движения, более сложно, когда мышь привязана.
Пун сделала имя себе создающий миниатюру, вживляемую, с помощью беспроводных технологий приведенные в действие устройства. Хотя та способность была крайне нужна в мире оптогенетики, Пун не знал это, пока она не посетила нервный технический семинар, который объединил способность от нейронаук и разработки.
На том мероприятии Пун встретил Логана Грозеника, который был аспирантом из лаборатории Карла Дейссерота, Стэнфордского преподавателя биоинженерии и психиатрии и бихевиоризма, кто изобрел оптогенетику. Но у Грозеника не было времени, чтобы вести сотрудничество.Посредством последующих разговоров Пун в конечном счете встретил аспиранта Кейт Монтгомери, которая работала в лаборатории Скотта Делпа, преподавателя биоинженерии и машиностроения, и сотрудничала с Deisseroth.
«С тех пор наши лаборатории установили длительные научные отношения», сказал Монтгомери, у которого есть междисциплинарное товарищество через Стэнфорда Био-Кс. Она и аспирант Александр Е, который работал в лаборатории Пуна, были co-first авторами на научно-исследовательской работе.Прежде чем новая волна проектов шляпы фольги принимает Интернет, важно разъяснить один пункт: Оптогенетика только работает над нервами, которые были тщательно готовы содержать белки, которые отвечают на свет.
В лаборатории ученые или разводят мышей, чтобы содержать те белки в избранных группах нервов или их тщательно и кропотливо ввести вирусы, несущие ДНК белка в нервы размер зубной нити. Проливание света – не имеет ли через оптоволоконный кабель или беспроводное устройство – на нейронах, которые не были подготовлены, никакого эффекта.ВключениеПун сказал, что развитие крошечного устройства, чтобы поставить свет было легкой частью.
Она и ее коллеги развивали это и имели его работающий спустя несколько месяцев после семинара. То, что было твердо, выясняло, как привести его в действие по большой площади, не ставя под угрозу эффективность власти.В поведенческих экспериментах мышь переместила бы все, и исследователям был нужен способ отследить то движение, чтобы обеспечить локализованную власть. Пун знал, что другие лаборатории занимались той же самой проблемой, используя большие устройства, которые прикрепляют к черепу и сложным множествам катушек, соединенных с датчиками, чтобы определить местонахождение мыши и обеспечить локализованную власть.
«Мы были ленивы», сказал Пун. «Это походило на большую работу».Так вместо этого она получила то, что она назвала сумасшедшей идеей использовать собственное тело мыши, чтобы передать энергию радиочастоты, которая была просто правильной длиной волны, чтобы резонировать у мыши.
Сумасшедший, возможно, но это работало, и она издала результаты 4 августа в Physical Review, Прикладной с co-first авторами Джоном Хо, аспирантом, который является теперь доцентом в Национальном университете Сингапура, и Юджи Танэбом, научным сотрудником в ее лаборатории.Пун имел идею, но первоначально не знал, как построить палату, чтобы усилить и сохранить энергию радиочастоты. Она и Танабэ консультировались с отцом Танабэ, который работал в научно-исследовательском центре Стэнфорда SLAC и знал вещь или два о механической обработке такая впадина, и затем поехал в Японию, чтобы сделать начальное собрание и тестирование.Папа Танабэ назвал их заключительную палату «проектом детского сада», но она работала.
Однако в его местном жителе указывают, что открытая палата излучила бы энергию во всех направлениях. Вместо этого сетка была наложена сверху палаты с отверстиями, которые были меньшими, чем длина волны энергии, содержавшей в. Это по существу заманило энергию в ловушку в палате.
Ключ – то, что есть немного пространства для маневра в сетке. Таким образом, если бы что-то как, скажем, лапа мыши присутствовало, она вступила бы в контакт с границей всей той сохраненной энергии.
И помните, как длина волны – точная длина волны, которая резонирует у мышей? Мышь по существу становится трубопроводом, выпуская энергию из палаты в ее тело, где это захвачено 2-миллиметровой катушкой в устройстве.
Везде, куда мышь двигается, ее тело вступает в контакт с энергией, таща ее в и приводя устройство в действие. В другом месте энергия остается аккуратно содержавшей. Таким образом мышь становится своим собственным устройством локализации для подачи электроэнергии.
Этот новый способ обеспечить власть – то, что позволило команде создавать такое маленькое устройство. И в этом случае, размер очень важен. Устройство – первая попытка беспроводной оптогенетики, которая является достаточно маленькой, чтобы быть внедренной под кожей и может даже быть в состоянии вызвать сигнал в мышцах или некоторых органах, которые были ранее не доступны для оптогенетики.
Команда заявляет, что устройство и новый механизм включения открывают дверь в диапазон новых экспериментов, чтобы лучше понять и лечить расстройства психического здоровья, двигательные расстройства и заболевания внутренних органов. Они сделали, чтобы Стэнфорд Био-Кс предоставил исследовать и возможно развивать новое лечение хронической боли.