پراکندگی و جذب نور در بافتهای عصبی سبب میشود که نفوذ نور به شدت کاهش یابد و در نتیجه به کارگیری روشهای اپتیکی فضای آزاد مانند اپتوژنتیک برای کاوش نواحی مختلف مغز تا عمقی بیش از حدود ۲ میلیمتر را غیرممکن سازد.
با در نظر گرفتن این موضوع، یک تیم تحقیقاتی از مؤسسه تکنولوژی کالیفرنیا (Caltech; Pasadena, CA)، کالج پزشکی بیلور (Waco, TX) و دانشگاه استنفورد (CA) راهکار جدیدی را توسعه داده اند که سیستم‌های میکروالکترومکانیکی[۱] (MEMS) و نانوفوتونیکی را در یک پروب فوتونیکی بر مبنای سیلیکان، قابل کاشت و فوق باریک ترکیب میکنند تا نور را به اعماق بافت‌ مغز انتقال دهند. این تکنیک با حداقل تهاجم، از جابه جایی بزرگ بافت در طول کاشت جلوگیری میکند.

 

تعیین مشخصات روشنایی پیکسل-E، شامل ریزنگار اپتیکی نمایش دهنده نمای جانبی از یک ستون غوطه ور شده در محلول فلورسئین- آب تا پروفایل روشنایی پیکسل- Eرا نشان دهد (a)، اندازه گیری طرح شدت PL سبز، در یک فاصله ۴۱۰ میکرونی، تولید شده با باریکه روشنایی آبی (۴۷۳ نانومتر) انتشار یافته از پیکسل- Eفوتونیکی (b و c)، پروفایل شدت روشنایی پیکسل-E شبیه سازی شده در آب (d)، و تحلیل پروفایل باریکه PL (e)،(Image credit: E. Segev et al.,Neurophoton., 4, 1, ۰۱۱۰۰۲ (Dec. 6, 2016), with permission from SPIE).
با استفاده از تکنیکهای اپتوژنتیک، یک پروتئین در مغز به عنوان یک گیرنده حساس نور عمل میکند و میتواند با طول موجی خاص از نور کنترل شود. این تکنیکهای ترکیبی روش جدیدی را برای برانگیزش مدارهای مغز با تفکیک پذیری قابل توجه، قابلیت مشاهده و کنترل تک به تک نورونها ارائه میدهند.

 

برانگیزش غشای عصبی به همراه تصویربرداری تابع اپتیکی دو فوتونی، شامل طرح شماتیکی از چیدمان آزمایشگاهی (a)، تصویری از دنباله برانگیخته نور (b)، نمایشی از سطح تجلی محرکهای اپتوژنتیکی و گزارش دهنده های مکان تصویربرداری در لایه بیرونی موش (c)، و نتایج مربوط به برانگیختگی عصبی (d-f).(Image credit: E. Segev et al.,Neurophoton., 4, 1, ۰۱۱۰۰۲ (Dec. 6, 2016), with permission from SPIE)
این پیشرفت غیرمنتظره، زمینه‌های کاربردی گسترده و امیدبخشی را برای جوامع تحقیقاتی علوم اعصاب و پزشکی اعصاب ارائه میدهد. اپتوژنتیک با استفاده از مشخص کردن نقش نورونهای خاص و تشخیص مدارهای عصبی مسئول رفتار جهت توانمند ساختن روشهای جدید اصلاح کنشگر از طریق فعالیت‌های شرطی ساز، راهی جدید برای دانشمندان عصب شناس که به دنبال پیشرفت در توانمندی‌های تحقیقاتی هستند ایجاد کرده است.
جزئیات کامل این کار، در مجله Neurophotonics آورده شده است؛ برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت http://dx.doi.org/10.1117/1.nph.4.1.011002 مراجعه شود.  

---