评估安全的红外神经刺激参数:背部根结核神经元中的动态和兴奋毒性值
Parinaz Abdollahian1, Kunyang Sui1, Guanghui Li2
1DTU Electro, Department of Electrical and Photonics Engineering, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark; Department of Neuroscience, Faculty of Health and Medical Sciences, University of Copenhagen, Denmark.
Journal of neuroscience methods
|May 18, 2025
概括
红外神经刺激 (INS) 是针对性神经激活的一个有前途的技术. 这项研究发现,较低的光强度 (2.5-5mW) 对长期暴露是安全的,而较高的强度 (7.5-10mW) 可能会导致神经元损伤.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 视觉遗传学 视觉遗传学
背景情况:
- 红外神经刺激 (INS) 提供了有针对性的神经激活,没有外源药物,通过利用来自NIR光吸收的局部热效应来实现.
- 虽然INS对局部神经调制有希望,但对优化刺激参数以防止兴奋毒性的研究是有限的.
- 这项研究研究了背部根结质 (DRG) 神经元在不同强度和持续时间下对INS的反应.
研究的目的:
- 评估红外神经刺激 (INS) 对背部根性质 (DRG) 神经元的安全性和有效性.
- 确定INS的最佳刺激参数 (强度和持续时间),以避免潜在的刺激毒性和神经元损伤.
- 为INS用于神经调节的安全应用提供见解.
主要方法:
- 为了成像,DRG神经元被培养并用CamkII-GCaMP6s病毒进行标记.
- 神经元受到不同功率 (2.5-10mW) 和持续时间 (300-400μs) 的红外激光脉冲 (2.01μm波长) 的影响.
- 通过光显微镜对神经元活动进行实时监测,使用素成像来评估反应.
主要成果:
- 300微秒的较高光强度 (7.5mW和10mW) 导致和,表明潜在的兴奋毒性.
- 较低的光强度 (2.5mW和5mW) 在300微秒内不会导致显著的和或神经元损伤.
- 观察到外围神经元的间接激活,这表明神经元间的通信效应.
结论:
- 确定了安全的INS参数,较低的强度 (2.5-5mW) 适合长时间暴露,较高的强度 (7.5-10mW) 可能会导致神经元损伤.
- 该研究强调了控制INS强度和持续时间的重要性,以防止兴奋毒性.
- 观察到的间接神经元激活可以进一步了解INS对神经网络的影响,这与临床神经调节有关.
