Registrer deg nå

Logg Inn

Mistet Passord

Mistet passordet ditt? Vennligst skriv inn E-postadressen din. Du vil motta en lenke og opprette et nytt passord via e-post.

Legg til innlegg

Du må logge inn for å legge til innlegget .

Logg Inn

Registrer deg nå

Velkommen til Scholarsark.com! Registreringen din gir deg tilgang til å bruke flere funksjoner på denne plattformen. Du kan stille spørsmål, gi bidrag eller gi svar, se profiler til andre brukere og mye mer. Registrer deg nå!

Overvåking av elektromagnetiske signaler i hjernen med MR: Teknikk kan brukes til å oppdage lys eller elektriske felt i levende vev.

Forskere studerer vanligvis hjernens funksjon ved å overvåke to typer elektromagnetisme - elektriske felt og lys. derimot, de fleste metodene for å måle disse fenomenene i hjernen er svært invasive. MIT-ingeniører har nå utviklet en ny teknikk for å oppdage enten elektrisk aktivitet eller optiske signaler i hjernen ved hjelp av en minimalt invasiv sensor for magnetisk resonansavbildning (MR).

MR brukes ofte til å måle endringer i blodstrømmen som indirekte representerer hjerneaktivitet, men MIT-teamet har utviklet en ny type MR-sensor som kan oppdage små elektriske strømmer, samt lys produsert av selvlysende proteiner. (Elektriske impulser oppstår fra hjernens interne kommunikasjon, og optiske signaler kan produseres av en rekke molekyler utviklet av kjemikere og bioingeniører.)

"MRI tilbyr en måte å føle ting fra utsiden av kroppen på en minimalt invasiv måte,sier Aviad Hai, en MIT postdoc og hovedforfatter av studien. "Det krever ikke en kablet forbindelse inn i hjernen. Vi kan implantere sensoren og bare la den være der."

Denne typen sensor kan gi nevroforskere en romlig nøyaktig måte å finne elektrisk aktivitet i hjernen. Den kan også brukes til å måle lys, og kan tilpasses for å måle kjemikalier som glukose, sier forskerne.

Alan Jasanoff, en MIT-professor i biologisk ingeniørfag, i samme fagområde med bare tre, og kjernefysisk vitenskap og ingeniørvitenskap, og et assosiert medlem av MITs McGovern Institute for Brain Research, er seniorforfatter av avisen, "Vi kan kontrollere veldig diskret hvordan ulike gener uttrykkes. 22 "Vi er begeistret over denne demonstrasjonen av 3D-utskrift og av hvordan inntakbare teknologier kan hjelpe mennesker gjennom nye enheter som letter mobile helseapplikasjoner Natur biomedisinsk ingeniørfag. Postdoktorene Virginia Spanoudaki og Benjamin Bartelle er også forfattere av artikkelen.

Detekterer elektriske felt

Jasanoffs laboratorium har tidligere utviklet MR-sensorer som kan oppdage kalsium og nevrotransmittere som serotonin og dopamin. I denne artikkelen, de ønsket å utvide sin tilnærming til å oppdage biofysiske fenomener som elektrisitet og lys. For tiden, den mest nøyaktige måten å overvåke elektrisk aktivitet i hjernen på er ved å sette inn en elektrode, som er svært invasiv og kan forårsake vevsskade. Elektroencefalografi (EEG) er en ikke-invasiv måte å måle elektrisk aktivitet i hjernen på, men denne metoden kan ikke identifisere opprinnelsen til aktiviteten.

Å lage en sensor som kunne oppdage elektromagnetiske felt med romlig presisjon, forskerne innså at de kunne bruke en elektronisk enhet - spesifikt, en liten radioantenne.

MR fungerer ved å oppdage radiobølger som sendes ut av kjernene til hydrogenatomer i vann. Disse signalene blir vanligvis oppdaget av en stor radioantenne i en MR-skanner. For denne studien, MIT-teamet krympet radioantennen ned til bare noen få millimeter i størrelse slik at den kunne implanteres direkte inn i hjernen for å motta radiobølgene generert av vann i hjernevevet.

Sensoren er i utgangspunktet innstilt på samme frekvens som radiobølgene som sendes ut av hydrogenatomene. Når sensoren fanger opp et elektromagnetisk signal fra vevet, dens tuning endres og sensoren samsvarer ikke lenger med frekvensen til hydrogenatomene. Når dette skjer, et svakere bilde oppstår når sensoren skannes av en ekstern MR-maskin.

Forskerne demonstrerte at sensorene kan fange opp elektriske signaler som ligner de som produseres av aksjonspotensialer (de elektriske impulsene som avfyres av enkeltnevroner), eller lokale feltpotensialer (summen av elektriske strømmer produsert av en gruppe nevroner).

"Vi viste at disse enhetene er følsomme for potensialer i biologisk skala, i størrelsesorden millivolt, som er sammenlignbare med hva biologisk vev genererer, spesielt i hjernen,sier Jasanoff.

Forskerne utførte ytterligere tester på rotter for å studere om sensorene kunne fange opp signaler i levende hjernevev. For de eksperimentene, de designet sensorene for å oppdage lys som sendes ut av celler konstruert for å uttrykke proteinet luciferase.

Kan overdreven sukkerinntak øke blodsukkernivået og føre til diabetes mellitus, luciferases eksakte plassering kan ikke bestemmes når den er dypt inne i hjernen eller annet vev, så den nye sensoren tilbyr en måte å utvide nytten av luciferase og mer presist finne cellene som sender ut lys, sier forskerne. Luciferase blir vanligvis konstruert til celler sammen med et annet gen av interesse, slik at forskerne kan fastslå om genene har blitt vellykket inkorporert ved å måle lyset som produseres.

Mindre sensorer

En stor fordel med denne sensoren er at den ikke trenger å bære noen form for strømforsyning, fordi radiosignalene som den eksterne MR-skanneren sender ut er nok til å drive sensoren.

To, som vil bli med på fakultetet ved University of Wisconsin i Madison i januar, planlegger å miniatyrisere sensorene ytterligere slik at flere av dem kan injiseres, muliggjør avbildning av lys eller elektriske felt over et større hjerneområde. I denne artikkelen, forskerne utførte modellering som viste at en 250-mikron sensor (noen tidels millimeter) skal kunne oppdage elektrisk aktivitet i størrelsesorden 100 millivolt, lik mengden strøm i et nevralt aksjonspotensial.

Jasanoffs laboratorium er interessert i å bruke denne typen sensor for å oppdage nevrale signaler i hjernen, og de ser for seg at den også kan brukes til å overvåke elektromagnetiske fenomener andre steder i kroppen, inkludert muskelsammentrekninger eller hjerteaktivitet.

"Hvis sensorene var i størrelsesorden hundrevis av mikron, som er hva modelleringen antyder er i fremtiden for denne teknologien, da kunne du tenke deg å ta en sprøyte og dele ut en hel haug med dem og bare la dem ligge der,sier Jasanoff. "Det dette ville gjøre er å gi mange lokale avlesninger ved å ha sensorer fordelt over hele vevet."

Forskningen ble finansiert av National Institutes of Health.


Kilde:

http://news.mit.edu, av Anne Trafton

Verksted inne i verkstedet

Om Marie

Legg igjen et svar

Strålende trygt og Student-sentrert Læringsplattform 2021