植入无线设备触发老鼠即时债券形式

西北大学研究人员正在与光束建立社会关系。

有史以来第一次,西北大学的工程师和神经生物学家有无线编程和然后deprogrammed-mice实时社会相互作用。由于首开先河的ultraminiature进步,无线,battery-free和完全植入式装置使用光激活神经元。

这项研究是第一个光遗传学(神经元控制方法与光)论文探索社会群体内部的相互作用的动物,这是以前不可能与当前的技术。

这项研究将发表在《华尔街日报》5月10日自然神经科学。

薄、灵活的无线植入物的性质允许老鼠看起来正常,通常表现在现实的环境中,使研究者能够观察它们在自然条件下。之前的研究使用光遗传学所需光纤电线、克制的鼠标移动和使他们成为纠缠在社会交往或在复杂环境中。

”与先前的技术,我们都无法观察到多个动物社会互动在复杂环境中,因为他们受“Yevgenia Kozorovitskiy西北大学的神经生物学家说,他设计的实验。“纤维将打破或动物会成为纠缠。为了更复杂的提问对动物行为在现实的环境中,我们需要这种创新的无线技术。这是巨大的摆脱束缚。”

“这篇论文是第一次我们已经能够实现无线,battery-free植入与全光遗传学,独立数字同时控制多个设备在一个给定的环境中,“西北生物电子学先驱约翰·a·罗杰斯说,领导技术开发。“大脑活动在一个孤立的动物很有趣,但超越个人的研究研究复杂,社会团体互动是最重要之一,令人兴奋的神经科学前沿。我们现在拥有的技术研究债券形式和个人在这些团体之间的间断和审视社会层次结构从这些交互出现。”

Kozorovitskiy Soretta和亨利·夏皮罗的研究是分子生物学和神经生物学副教授教授Weinberg艺术与科学学院的西北部。她也属于生命的化学过程。罗杰斯是路易·辛普森和金伯利Querrey教授材料科学与工程、生物医学工程和神经外科手术在麦考密克工程学院和西北大学范伯格医学院的主任Querrey辛普森生物电子学研究所。

黄勇刚Kozorovitskiy和罗杰斯领导与简和玛西娅奥肯博麦考密克机械工程教授和Zhaoqian谢,大连理工大学工程力学教授在中国。论文的co-first作者Yiyuan杨Mingzheng吴和亚伯拉罕Vazquez-Guardado-all西北。

承诺,光遗传学的问题

因为人类的大脑是一个系统的近1000亿神经元交织在一起,很难探测单层甚至组的神经元。动物模型中引入2005年左右,光遗传学提供控制特定的基因靶向神经元为了调查他们在前所未有的详细研究连接或神经递质释放。研究人员第一次修改神经元表达修改基因在活鼠体内从光敏藻类。然后他们可以使用外部灯光特别控制和监控大脑的活动。因为涉及到的基因工程,方法是在人类没有批准。

“这听起来像是科幻小说,但这是一个非常有用的技术,“Kozorovitskiy说。不久的将来“光遗传学可以被用来修复失明或反向瘫痪。”

以前光遗传学的研究,然而,有限的可用技术提供光。尽管研究人员可以很容易地探测一种动物在隔离,这是具有挑战性的同时控制神经活动在灵活的模式组动物社会互动。光纤电线通常出现在一个动物的头、连接到外部光源。然后一个软件程序可以用来把灯关掉,同时监测动物的行为。

“当他们移动时,纤维拖着以不同的方式,”罗杰斯说。“正如预期的那样,这些影响改变了动物的运动模式。一,因此,问:你实际上学习行为是什么?你是研究自然的行为或行为关联到一个物理约束?”

实时无线控制

世界领导人在无线可穿戴技术,罗杰斯和他的团队开发了一个小的无线设备,轻轻地取决于头骨的外表面,但在皮肤和小动物的皮毛。half-millimeter-thick设备连接好,灵活的细丝的探针与led,扩展到大脑通过一个微小的颅骨缺损。

小型设备利用近场通信协议,同样的技术用于智能手机的电子支付。研究无线实时操作光在计算机上的用户界面。天线周围的动物的外壳提供无线设备的电力供应,从而消除需要笨重,沉重的电池。

激活社会关系

建立证据原则罗杰斯的技术,Kozorovitskiy和他的同事们设计了一个实验去探索一个遥控光遗传学方法之间的社会互动或双人组的老鼠。

当老鼠身体附近另一个在一个封闭的环境中,Kozorovitskiy的团队无线同步激活一组神经元在大脑区域与高阶相关执行功能,使他们增加社会交往的频率和持续时间。失步刺激迅速降低了社会互动在同一双老鼠。在一组设置,研究人员可以偏见比其他交互一对任意选择。

“我们不认为这将工作,“Kozorovitskiy说。“据我们所知,这是第一次直接评价社会行为的主要长期假设神经同步。”