Forskningsteamet utvikler et nytt system for å spore hjernekjemikalier

SCP-610 The Flesh that Hates | Keter | transfiguration / contagion / body horror scp (Juni 2019).

Anonim

Forskere ved UCLA og Columbia University har utviklet en ny metode for å spore aktiviteten til små molekyler i hjernen, inkludert nevrotransmittere serotonin og dopamin. Sammenkobling av små kunstige reseptorer med halvleder enheter som kan fungere i levende vev, var teamet i stand til å observere hjernekjemikalier på et høyt nivå.

Forskningen, publisert i tidsskriftet Science, er en del av BRAIN-initiativet, et omfattende samarbeid mellom regjeringen, privat industri, ideelle organisasjoner og mange høyskoler og universiteter.

"Å forstå grunnleggende om hvordan nevrotransmisjon skjer, vil hjelpe oss å forstå ikke bare hvordan hjernene våre fungerer, men hva skjer i psykiatriske lidelser, " sa Andrews. "For å kunne gå videre med dramatisk bedre behandlinger, må vi forstå hvordan vi koder informasjon om angst eller humørprosesser som kan gå galt, noen ganger med ødeleggende konsekvenser."

"Ideen til dette prosjektet begynte for 20 år siden, " sa leadforsker Anne M. Andrews, professor i psykiatri og kjemi ved UCLA. "Det ble født ut av et kritisk behov i min egen undersøkelse om serotonin. Min gruppe brukte toppmoderne in vivo-overvåkning, men det viste meg at forbedring av metodene i hånden ikke ville være nok til å gi nødvendig oppløsning. Vi trengte en helt ny sensingstrategi. " Dette førte til samarbeid med Paul Weiss, professor i kjemi og materialvitenskap ved UCLA.

Andrews forestilt kobling av kunstige reseptorer med en nanoskala signalplattform. En stor hindring var imidlertid at de nødvendige transistorene, som er grunnleggende enheter av datamaskiner og mobiltelefoner, og som trengs for å behandle et signal, ikke fungerer bra i våte, salte miljøer.

"Arbeidshesten til enhver transistor er halvlederen, " sa Andrews. "Men når du legger det i saltvann, bringer de salt-ioniserte atomene seg opp på halvlederoverflaten og skjermer den, slik at det ikke oppdages elektriske feltendringer. Spørsmålet var:" Hvordan kan vi tappe inn i kraftig vitenskap og følsomhet av eksisterende transistorer å bruke dem i høysaltige miljøer som hjernen? ' "Et samarbeid med Yang Yang, professor i materialvitenskap ved UCLA, ga laget med høyytende nanoskala halvledermaterialer.

Å se på naturen er noen ganger mer effektiv enn å utvikle helt nye metoder, sa Andrews. Så gikk hun sammen med professor Milan Stojanovi? og Dr. Kyung-Ae Yang, begge Columbia, som brukte nukleinsyresekvenser som reseptorer. En fordel med disse biomolekylene er at de er mindre enn bulkierte proteinreceptorer som brukes av native celler og andre etterforskere for biosensorer.

"Vår gjennombrudd var at vi brukte en annen type reseptor som var biologisk inspirert. Tross alt begynte livet med RNA, " sa Andrews. Columbiaforskerne utvikler nukleinsyresekvenser som fungerer som reseptorer, kalt aptamerer, som er små nok til at en del er nær halvlederflater. Og i dette har vi overvinnet problemet med saltbeskyttelse. "

I det nye papiret identifiserte teamet vellykket og testet reseptorer for serotonin, dopamin og glukose. Reseptorene ble funnet å være ekstremt selektive, bare bindende molekylene de ble konstruert for å binde. Systemet var vellykket selv i levende hjernevev fra mus.

Metoden er universell, slik at den kan brukes til nesten ethvert mål - for eksempel hvordan narkotika endres med tiden i hjernen eller andre organer, hvordan blodtrykket reguleres, og hvordan signalmolekyler assosiert med tarmmikrobiom ebben og strømme.

Andrews hovedinteresse ligger fortsatt hos nevrotransmittere. "Vi har for tiden ikke metoder for å studere nevrotransmitters signalering på skalaer over hvilken informasjon er kodet, " sa Andrews. "Så disse sensorer vil tillate oss å nærme seg kritiske dimensjoner. Et mål er å finne ut hvordan hjernene behandler informasjon gjennom forskjellige neurotransmittere." Funnene har implikasjoner ikke bare for å observere hvordan neurokjemikalier virker under normale forhold, men også i å forstå psykiatriske forhold som depresjon og angst.

Laget tester nå strategien for å se på neurokjemikalier i hjernen til å oppføre dyr.

menu
menu