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新技术提供无外部连接的神经元直接刺激

<p>利用外部磁场和注入的磁性纳米粒子,麻省理工学院的研究人员开发的一种新技术可以在没有外部连接的情况下导致脑组织的长期局部刺激</p><p>该视频显示由于磁场激发交替磁场,钙离子流入神经元在磁性纳米粒子的存在下,右侧的神经元已被辣椒素受体TRPV1热敏化;麻省理工学院的研究人员已经开发出一种利用外部磁场和注射磁性纳米粒子刺激脑组织的方法 - 一种可以直接刺激神经元的技术,可以有效治疗多种神经疾病,无需植入物或外部连接的研究由Polina Anikeeva,材料科学与工程助理教授,研究生Ritchie Chen和其他三人进行的研究已发表在“科学”杂志上</p><p>以前用电脉冲刺激大脑的努力已被证实有效减少或消除与帕金森病有关的震颤,但治疗仍然是最后的手段,因为它需要高度侵入性的植入线连接到大脑外的电源“将来,我们的技术可能提供无植入手段提供大脑刺激和绘图,“Anikeeva在他们的研究中说,研究小组将直径仅为22纳米的磁性氧化铁颗粒注入大脑当暴露于外部交变磁场时 - 可以穿透生物组织深处 - 这些颗粒迅速升温所产生的局部温度升高可以通过触发导致神经活化热敏感的辣椒素受体 - 身体用来检测实际热量和辛辣食物的“热量”的相同蛋白质(辣椒素是给辣椒带来灼热味的化学物质)Anikeeva的团队使用病毒基因传递诱导敏感性大脑中选定神经元的热量图像显示,在磁性纳米粒子存在的情况下,交替磁场的磁热激发导致钙离子流入神经元</p><p>除了加热外,几乎没有与生物组织相互作用的粒子倾向于保留在它们的位置放置,允许长期治疗,无需进一步治疗她的侵入性程序“纳米粒子整合到组织中并保持基本完整,”Anikeeva说:“然后,通过外部施加交变磁场可以随意刺激该区域</p><p>我们的目标是弄清楚我们是否可以向周围施加刺激</p><p>神经系统以无线和非侵入的方式“新工作已证明该方法是可行的,但仍有许多工作要将这种概念验证转化为大脑研究或临床治疗的实用方法磁场和注入粒子的使用一直是癌症研究的活跃领域;他们的想法是,这种方法可以通过加热来破坏癌细胞“新技术部分源于该研究,”Anikeeva说:“通过校准传递的热剂量,我们可以在不杀死神经元的情况下激发神经元</p><p>磁性纳米粒子也有几十年来一直被用作MRI扫描中的造影剂,因此它们在人体中被认为是相对安全的“团队开发了制造具有精确控制的尺寸和形状的颗粒的方法,以便最大化它们与施加的交变磁场的相互作用</p><p>还开发了用于提供应用磁场的装置:用于癌症治疗的现有装置 - 旨在产生更强烈的加热 - 对于该应用而言太大且能量效率低下以使得这成为用于人类临床应用的实用技术的下一步“是为了更好地理解我们的方法如何通过神经记录和行为实验工作,并评估是否e是对受影响区域组织的任何其他副作用,“Anikeeva说这是一种全新的深部脑刺激方法,”斯坦福大学化学助理教授Bianxiao Cui说,他没有参与这项研究“新方法的重要之处在于,与电极植入相比,它相对更容易施用并且诱导更少的脑组织响应 更重要的是,刺激可以被远程控制,这是一个极具吸引力的深脑刺激功能“除了Anikeeva和陈,研究团队还包括博士后Gabriela Romero,研究生Michael Christiansen和本科生Alan Mohr这项工作由国防高级研究计划局,麻省理工学院麦戈文脑研究所和国家科学基金会出版物:Ritchie Chen等,“无线磁热深部脑刺激”,科学,2015; DOI:101126 / science1261821 PDF研究报告:无线磁热深部脑刺激资料来源:David L Chandler,麻省理工学院新闻图片:

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