磁电纳米盘使无线无转基因神经调节成为可能
Ye Ji Kim1,2,3, Noah Kent2,3, Emmanuel Vargas Paniagua2,3
1Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA.
Nature nanotechnology
|October 11, 2024
概括
研究人员开发了用于远程神经调节的磁电纳米光盘 (MEND). 这些MEND能够精确控制小鼠的大脑活动和行为,为深度大脑刺激提供一种不那么侵入性的替代方案.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 深度大脑刺激 (DBS) 是神经科学中的一个关键工具,但涉及侵入性电极植入.
- 需要更少的侵入性神经调节技术来扩大大脑刺激的应用.
- 纳米材料通过将磁场转化为电信号,提供了远程调制的潜力.
研究的目的:
- 为了合成和表征磁电纳米光盘 (MEND) 以实现高效的磁电合.
- 通过磁刺激来研究MENDs在调节神经元活动中的有效性.
- 为了证明MENDs在老鼠的远程行为控制中的体内应用.
主要方法:
- 合成核心双外Fe3O4-CoFe2O4-BaTiO3磁电纳米光盘 (MENDs) 的方法.
- 在体外神经元培养被MEND装饰并用磁场刺激.
- 在体内研究涉及将MEND注射到小鼠的特定大脑区域 (腹膜区域,脑下核).
- 在磁刺激后,监测行为反应 (奖励,运动控制).
主要成果:
- MENDs在装饰的神经元中表现出高效的磁电合和强大的反应.
- 磁刺激MENDs诱导神经元活动,即使在低于值的个体粒子潜力.
- 一个重复的子值去极化模型解释了观察到的体外和体内效应.
- 通过刺激MEND在特定的大脑区域,在小鼠中实现了奖励和运动行为的远程控制.
结论:
- 磁电纳米盘 (MEND) 为远程,非侵入性神经调节提供了一个可行的平台.
- 通过外部磁场,MEND可以精确控制神经元活动和复杂的行为.
- 这项技术对推进神经科学研究和开发新型治疗策略具有前景.
