Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Как увидеть потенциал действия на МРТ

Инженеры из Массачусетского технологического института создали малоинвазивный датчик для МРТ-исследований, который требует однократного вживления.

Как увидеть потенциал действия на МРТ

В работе, которая была опубликована в Nature Biomedical Engineering, не только обсуждается конструкция и методы использования датчика, который способен улавливать как электрическую активность мозга, так и люминесценцию в нем, но и приводятся результаты экспериментального использования этого датчика in vivo и in vitro.



Новый датчик диаметром в три миллиметра может улавливать и едва заметный электрический ток, и свет от люминесцирующих белков: ток появляется при передаче сигнала между клетками, а свет может исходить от специальных молекул, созданных химиками и биоинженерами.

Ранее учёные уже разработали датчики, реагирующие на кальций и нейромедиаторы – серотонин и дофамин. Сейчас же они хотят расширить возможности своего датчика, чтобы он регистрировал электричество и свет. На сегодняшний день самые точные данные по электрической активности мозга можно получить путем вживления электродов, но в этом случае высок риск повреждения тканей, а электроэнцефалография (ЭЭГ) не позволяет определить, откуда конкретно идёт сигнал.

Принцип работы датчика, который получил название ImpACT (implantable active coil-based transducers — имплантируемый активный трансдуктор, работающий на основе катушки) заключается в следующем: пока в контур датчика, построенного по принципу электрической катушки не попадает электромагнитный сигнал, датчик настроен на радиочастоту магнитного резонанса атома водорода и «включен», как только сигнал появляется – катушка «исчезает» из поля зрения МРТ.

Как увидеть потенциал действия на МРТ
Принцип работы датчика

Датчики могут улавливать электрические сигналы как и от отдельных нейронов в виде потенциалов действия, так и от групп клеток в виде локальных потенциалов.

«Мы показали, что эти устройства чувствительны к биологическим потенциалам порядка милливольт, сопоставимых с теми, что генерирует биологическая ткань, особенно в мозге», — говорит руководитель научной группы, Алан Джасанов.

Стоит отметить ещё одно важное достоинство изобретения: датчик не требует дополнительной подзарядки, поскольку его питает энергия магнитного поля томографа.

Чтобы понять, будет ли этот датчик работать сигнал в живых тканях, учёные провели дополнительные опыты на крысах. Специально для этих опытов инженеры спроектировали датчики, которые реагируют на свет, исходящий от фермента люциферазы.

Люцифераза – фермент, катализирующий реакцию биолюминесценции. При успешном встраивании и экспрессии гена белка испускается свет – его-то и должен будет уловить новый датчик. Обычными методами чаще всего невозможно установить точное местоположение люминесценции белков, если она находится глубоко в тканях. Новый датчик решает эту проблему.

В дальнейших планах инженеров еще больше уменьшить датчики, ведь тогда их можно будет вживлять в большем количестве и тем самым охватывать все больше участков головного мозга. Датчик размером в 250 микрон должен будет улавливать электрические сигналы порядка 100 милливольт – примерно такова величина нейронного потенциала действия.

Возможно, в будущем учёные смогут использовать датчик не только для изучения работы головного мозга, но и для исследования активности сердца или скелетных мышц.

Текст: Морозова Анна





Ссылка на источник

Tags: биотехнология, изобретения, инструменты и методы, исследования, нейроновости
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

Buy for 20 tokens
На днях наш корреспондент посетила лекцию Георгия Носова (Georgii Nosov), нейробиолога из Университета Мюнстера, который рассказывал о поучительных историях из жизни нейронов и людей, их изучающих. «Главными героями» лекции стали эксперименты, которые сыграли ключевую роль в…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments