秉承神经生物学大师遗志,植入电极亦可检测神经胶质细胞反应了!

【字体: 时间:2018年01月10日 来源:生物通

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  人们普遍认为,神经元是唯一可以被植入设备电刺激的重要脑细胞,然而,今天发表在《Nature Biomedical Engineering》的一项研究表明,靶向刺激神经元周围的胶质细胞不仅可以实现,并且也很重要。

  

生物通报道 密歇根州立大学生物医学工程助理教授Erin Purcell和他实验室的研究生Joseph W. Salatin、Mayo诊所技术副主任Kip A. Ludwig、匹兹堡大学工程学院生物工程助理教授Takashi Kozai是本篇文章的主要合作者。

神经胶质细胞是中枢神经系统丰度最大的一类细胞,在神经网络中扮演重要角色。这篇题为“Glial responses to implanted electrodes in the brain”文章指出,神经胶质细胞在确保大脑活动合理优化中的作用超乎人类想象。

神经胶质细胞缓慢而微弱的信号比神经元电活动更难检测是公认的事实,在新技术的推动下,研究人员现在可以通过植入技术观察胶质细胞活动的微妙变化。

Kozai是匹兹堡仿生实验室的领导者,近年来他们在神经植入术(neural implant technology)领域取得了许多进展,但是神经植入失败案例背后的潜在原因一直困扰着他们。

“通过活体多光子显微镜(in vivo multiphoton microscopy)和体内电生理学(in vivo electrophysiology)相结合的技术手段,我们能更好地观察这些细胞在活脑内随时间变化的活动规律,以及神经胶质细胞如何变化会诱发肉眼可见的神经网络活动,”Kozai说。“使用这种方法,可以更好地理解细胞活动,指导植入物的合理设计和实验成功。”


文章描述了神经胶质细胞对神经接口探针轨迹(如图矩形孔)插入损伤的反应,神经探针打扰了它们的调节功能稳态

Kozai实验室正在利用这种方法研究少突胶质细胞祖细胞(Oligodendrocyte Progenitor Cells,OPCs),OPCs是一类类似干细胞的具有分化和组织修复能力的祖细胞。

“作为祖细胞,它们有能力分化成多种细胞,包括神经元。虽然在脑-机接口中OPCs已有所了解,但它们也与神经元突触形成和突触修复有关,”Kozai解释。“神经科学正朝向一个更深入的方向发展,为理解大脑的工作方式,我们不能因为神经元的电信号在大脑成像中更为明亮就只关注神经元。”

2017年12月27日,著名神经学家、斯坦福大学神经生物学教授Ben Barres离世。Kozai认为,Ben Barres在神经胶质细胞领域所取得的重大发现应该被后人继续发扬光大。“我们失去了一位伟大的科学家和先锋领袖,Ben Barres教授发现了这些神经胶质细胞对脑损伤和疾病的重要性,我们必须继续努力,试图通过修复这些曾被低估了的脑细胞来改善神经疾病的治疗。”


世界首创阳性克隆筛选(panning)细胞纯化技术,利用该技术成功分离出了神经胶质细胞,发现这类细胞对神经元突触形成具有重要作用,Ben Barres提升了人们对神经胶质细胞的了解,是美国国家科学院第一个公开变性的传奇科学家

原文检索:

Glial responses to implanted electrodes in the brain

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(生物通:伍松)

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