耐疲劳的水凝光学纤维使外围神经在移动过程中的光遗传学成为可能

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 神经科学是一个神经科学.
• 视觉遗传学 视觉遗传学

背景情况:

• 周围神经的光遗传调制对于理解神经回路和治疗神经疾病至关重要.
• 现有的方法往往缺乏慢性体内应用所需的灵活性和耐用性,特别是在动物移动期间.

研究的目的:

• 开发柔软,可拉伸和耐疲劳的水凝光纤,用于对外围神经的长期光遗传控制.
• 为了证明这些纤维在运动期间和长时间内在自由行为动物中实现光遗传激活和抑制的有效性.

主要方法:

• 制造含有聚合物纳米晶体域的水凝光纤,以提高机械和光学性能.
• 在体内将纤维植入小鼠的坐骨神经 (Thy1::ChR2和TRPV1::NpHR模型).
• 在慢性后肢肌肉光遗传激活期间评估纤维性能,并在自愿轮子运行期间视觉抑制疼痛过敏.

主要成果:

• 水凝纤维具有较低的光学损失 (1.07dB/cm),高伸展性 (200%),以及优异的疲劳抵抗力 (30,000次循环后的1.4MPa).
• 在Thy1::ChR2小鼠中,在连续6周的轮子运行中,成功激活后肢肌肉的光遗传学.
• 在TRPV1::NpHR小鼠中,在8周的时间内有效地抑制疼痛过敏的光学抑制.

结论:

• 开发的水凝光纤为外围神经光遗传学提供了一个强大的,可适应运动的平台.
• 这些纤维有助于长期进行神经功能和自由行为动物的治疗干预的体内研究.
• 这项技术为研究体感和开发治疗神经病痛和其他神经疾病的新方法开辟了新的途径.