فإن الكتاب أود أن نعترف NanoVentures أستراليا لدعم تمويل السفر والبروفيسور جون هايكوك على استضافتها جزئيا هذا البحث في جامعة شيفيلد والسيدة Jaimee ماين لمساعدتها أثناء التصوير.

1. الاتحاد الافريقي NRS إعداد ملاحظة: الاتحاد الافريقي NRS يمكن توليفها من قبل عدد من وصفات 16، أو تم شراؤها من البائعين التجارية. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس الكثافة البصرية الأولية (OD) من الحل الاتحاد الافريقي NR عبر أشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، من خلال تسجيل قيم الامتصاص من 300 نانومتر إلى 1،000 نانومتر مع قرار من 0.5-2 نانومتر. تختلف حجم من الحل لاستخدامها مع كفيت المتاحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقييم NP التركيز المولي الأولي مع مناسبة تقنية 17 (مثل الأشعة فوق البنفسجية فيس التحليل الطيفي، جسيم واحد الطيف بالحث كتلة البلازما، وانتقال المجهر الإلكتروني) أو استخدام القيم تركيز المقدمة من قبل البائع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد حل الأسهم 5 مل عن طريق تمييع العينة الاتحاد الافريقي NR الأولية للتوصل الى OD = 1. للحصول على أفضل التكرار، والحفاظ على ثابت OD لجميع العينات التي تم اختبارها. اتبع بروتوكول بائع التجاري لتركيبة المذيب تمييع. إذا لم تكن متأكدا، واستخدام الماء منزوع الأيونات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الطرد المركزي 1 مل من محلول الاتحاد الافريقي NR مرتين لمدة 15 دقيقة في 7،800 x ج لإزالة أي فائض الكيميائية من الحل. يمكن دورات الطرد المركزي تختلف في القوة والوقت (على سبيل المثال 20 دقيقة في 5،600 × ز) 18. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة supernatants واعادة تعليق في شمال ولاية أراكان في الماء منزوع الأيونات. كما إعادة علقت الجزيئات قد تشكل الحصى في الحل، إعدادهم يوميا للحصول على أفضل النتائج. بدلا من ذلك، تخزينها في الثلاجة لمدة لا تزيد عن 1 في الاسبوع. لا تجمد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل استخدام في ظل ظروف زراعة الخلايا، يصوتن الحل الاتحاد الافريقي NR لمدة 5 دقائق ثم تعقيم مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية لمدة 30 دقيقة (كثافة الأشعة فوق البنفسجية لا تقل عن 400 ميغاواط ∙ م -2 في 254 نانومتر). </li></ol> 2. NG108-15 الخلية العصبية الخط الثقافة والتمايز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لخلية ثقافة المتوسط، وإعداد 500 مل من معقم Dulbecco لتعديل النسر المتوسط ​​(DMEM) تحتوي على 10٪ (ث / ت) مصل العجل الجنين (FCS)، 1٪ (ث / ت) L-الجلوتامين، 1٪(ث / ت) البنسلين / الستربتومايسين و 0.5٪ (ث / ت) الأمفوتريسين B. يمكن aliquoted ملاحق، وتخزينها في -20 ° C، وأضاف أن وسائل الإعلام في اليوم المطلوبة: ملاحظة. يمكن أن تكون مبردة مستنبت الخلية في حالة معقمة لمدة أقصاها 1 الشهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على المدى المتوسط ​​تمايز الخلايا، وإعداد 50 مل من DMEM معقمة تحتوي على 1٪ (ث / ت) L-الجلوتامين، 1٪ (ث / ت) البنسلين / الستربتومايسين و 0.5٪ (ث / ت) الأمفوتريسين B. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنمو الخلايا العصبية NG108-15 في 10 مل من مستنبت الخلية في قوارير T75 المصنوعة من البوليسترين في حاضنة مع جو مرطب (5٪ CO 2 عند 37 درجة مئوية). عادة، البذور 1.5-2 × 10 5 خلايا في كل قارورة على أن يكون جاهزا في 3-4 أيام. تغيير ثقافة الخلية المتوسطة كل يومين. ملاحظة: لمنع الانجرافات وراثية أو الاختلاف، لا تستخدم الخلايا القديمة من مرور 21 للتجارب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما 70-80٪ متكدسة في الثقافة، وتغيير المتوسطة مع الطازج الحار مستنبت الخلية. ميكانيكيا فصل الخلايا عن طريق كنوك بلطفالملك أسفل القارورة متموجة. لا تستخدم التربسين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الطرد المركزي تعليق خلية لمدة 5 دقائق في 600 XG وإعادة تعليق بيليه خلية في 2 مل من المتوسط ​​الدافئة تمايز الخلايا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البذور 2 × 10 4 خلية / سم 2 في زراعة الأنسجة البوليسترين 96 لوحة جيدا مع 200 ميكرولتر من تمايز الخلايا المتوسطة. احتضان التجربة لمدة 1 يوم في 5٪ CO 2/37 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة ما بين 3.2 × 10 9 -4.2 × 1 0 10 الجسيمات / مل من محلول الاتحاد الافريقي NR في يوم 2 واحتضان لمدة 24 ساعة إضافية. لا تقم بإضافة جزيئات لتجارب السيطرة. ملاحظة: كما عنصر تحكم بديلة والاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية مع ذروة امتصاص الطول الموجي متباينة بشكل جيد يمكن استخدامها لأغراض المقارنة 14. لسلوك الخلية أكثر اتساقا، والحفاظ على كثافة الخلية ثابتة وعدم تعديل السطح جيدا قبل البذر الخلية. </li></ol> 3. ثمرة neurite تعزيز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زوجانالليزر مع الألياف الضوئية وضع واحد (الفتحة العددية = 0.13) وإنهائه مع موصل الألياف (وصلات FC هي مريحة ومتوفرة عادة). قياس انتاج الطاقة الليزر مع السلطة متر القياسية. للحصول على أفضل النتائج، مباراة قمة الطول الموجي لليزر إلى الذروة مأكل الرنين من شمال ولاية أراكان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في يوم 3 التالية حضانة NR، وتحديد موصل FC إلى البئر. أشرق عينات والمراقبة على RT لمدة 1 دقيقة في موجة مستمرة، للقوى الليزر المختلفة. السماح للثقافة والمضي قدما لمدة 3 أيام إضافية بنسبة 5٪ CO 2/37 ° C. كرر وأشعة الليزر مدة لا تقل عن 3 قياسات مستقلة. ملاحظة: مرة تشعيع مختلفة ويمكن اختيار الترددات النبض، اعتمادا على التطبيق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تميز الليزر من حيث قطرها شعاع الليزر والإشعاع (W ∙ سم -2). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لمعيار واحد من الألياف واسطة، واستخدام NA = ن ∙ الخطيئة θ،حيث n هو معامل الانكسار للوسط في استخدام وθ هي الزاوية نصف من مخروط الضوء الخروج من الألياف (انظر الشكل 1A). من علم المثلثات، ص = تان θ ∙ د، حيث r هو نصف قطر شعاع ود هي المسافة بين الألياف والعينة. موصل FC مباريات قطر البئر، وبالتالي إلقاء الضوء على عينة على مسافة ود = 2.70 ± 0.20 ملم. ضوء يخرج من الألياف في الماء (ن = 1.33)، وإعطاء ص = تان (الخطيئة-1 (NA / ن)) ∙ د. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام المعادلة الأخيرة، وحساب نصف قطر شعاع الليزر، ومنطقة شعاع المقابلة ومتوسط ​​الإشعاع الليزر (قوة الليزر مقسوما على مساحة شعاع) على الهدف (انظر المثال الرسم البياني في الشكل 1B). هذه القيم تمثل متوسط ​​الإشعاع على المنطقة المضاءة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقييم الأخطاء للقياسات مع النظرية العامة للنشر الخطأ. ملاحظة: المسافة وبإلى صف موصل FC والعينة يمكن أن يقاس صورا للترتيب التجريبي ومرحلة ما بعد المعالجة من الصورة باستخدام البرمجيات المناسبة (مثل يماغيج). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في يوم 5، وإزالة تمايز الخلايا المتوسطة من التجارب وتحديد العينات مع 3.7٪ (V / V) حل الفورمالديهايد لمدة 10 دقيقة، ثم permeabilize الخلايا مع 0.1٪ (V / V) تريتون X-100 لمدة 20 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 3٪ (ث / ت) ألبومين المصل البقري (BSA) للعينات لمدة 60 دقيقة لقطع الطريق على غير المتفاعل البروتين مواقع الربط. تسمية عينات ليلة وضحاها مكافحة βIII تويولين (5 ميكروغرام / مل في PBS تستكمل مع 1٪ من BSA) في 4 درجات مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> احتضان الخلايا لمدة 90 دقيقة في الظلام مع الأجسام المضادة الثانوية المناسب (على سبيل المثال TRITC مترافق المضادة للماوس مفتش الأضداد) باستخدام تركيز 0،4-2 ميكروغرام / مل في 1٪ BSA في برنامج تلفزيوني. تسمية نواة الخلية مع دابي (0.1 ميكروغرام / مل في المياه غير المتأينة) لمدة 10 دقيقة. ملاحظة: اقتران الأجسام المضادة وتركيز MIGحزب التحرير تختلف وفقا لبروتوكول الشركة. عينات غسل مع PBS مرتين لمدة 5 دقائق بعد كل مرحلة تلطيخ. <img alt="الشكل (1)" src="/files/ftp_upload/52566/52566fig1.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينات الصورة عن طريق epifluorescence أو المجهري متحد البؤر باستخدام ما لا يقل عن 20 × الهدف. اختر المجهر مرشحات فقا لذلك إلى الضد الثانوية. اختر مرشح دابي (λ = 358 نانومتر EX، λ EM = 488 نانومتر) لتصور نواة الخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل الصور من خلال تقييم: أ) الحد الأقصى للطول محوار (سجل طول من غيض من محوار إلى بداية خلايا الجسم)، والثاني) عدد neurites التي لكل خلية العصبية (تلخيص كل من neurites التي لكل خلية) والثالث) النسبة المئوية للخلايا مع neurites التي (تقسيم العدد الكلي للخلايا معربا عن βIII تويولين من العدد الكلي للخلايا مع نواة ملطخة إيجابا) 19. </li></ol> التي يسببها الليزر 4. الكالسيوم داخل الخلايا 2+ التصوير <ol&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 20٪ (ث / ت) محلول المخزون من Pluronic F-127 عن طريق إذابة 2 غرام من المذاب في 10 مل من اللامائية سلفوكسيد ثنائي ميثيل (DMSO). تسخين حل Pluronic F-127 عند 40 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة إلى زيادة القابلية للذوبان. إعداده مسبقا في حال تخزينها في RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في يوم 3 التالية NR الحضانة، وإعداد محلول ملحي متوازن (BSS، 135 مم كلوريد الصوديوم، 4.5 ملي بوكل، 1.5 ملي CaCl 2، 0.5 ملي MgCl 2، 5.6 ملي الجلوكوز، و 10 ملي HEPES، ودرجة الحموضة 7.4) وتستكمل مع 5 ميكرومتر من فلوو-04:00 في DMSO و 0.1٪ (ث / ت) من Pluronic F-127 الحل. ملاحظة: حل BSS يمكن أن تكون معدة مسبقا والمبردة لمدة أقصاها 1 الشهر. إضافة المكملات الغذائية (فلوو-4 صباحا لPluronic F-127) في يوم التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة تمايز الخلايا المتوسطة واستبدالها مع حل BSS تستكمل. للحصول على أفضل النتائج مع المجهر متحد البؤر المقلوب، واحتضان الخلايا في شريحة صغيرة أيضا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل NG108-15 الخلايا مع فلوو-04:00لمدة 30 دقيقة في الظلام في 5٪ CO 2/37 ° C. وبعد فترة حضانة، وغسل العينات مرتين مع BSS لإزالة أي fluorophore تفريغ خارج الخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> زوجين الليزر مع الألياف الضوئية وضع واحد ويلتصق طرف باستخدام التقنيات القياسية. مراقبة غيض مما أدى تحت المجهر الضوئي، لضمان سطح ذات جودة عالية (أي يجب أن يكون طرف عمودي على محور الألياف وشقة على التفتيش المجهري). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس انتاج الطاقة الليزر مع السلطة متر القياسية. إدراج الألياف تسليم خفيفة إلى حامل الألياف الضوئية ويضعوا ذلك إلى micropositioner. الرجوع الى براون وآخرون. (20) لمزيد من التفاصيل حول إعداد الألياف البصرية وتحديد المواقع. تحذير: اتبع القواعد العامة للسلامة الليزر خلال قياس قوة الليزر (على سبيل المثال لا تنظر مباشرة إلى شعاع الليزر، وارتداء نظارات السلامة الليزر خلال المناولة، ومنع التعرض الضوء الشارد للمستخدمين معامل أخرى) &lt;./ لى&gt; </ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل الذبذبات إلى ليزر محمول لمراقبة التشكيل البصري. استخدام إشارة الثنائية مع ترددات متغيرة (0.5-2 هرتز) وأطوال نبض (20-100 ميللي ثانية). ربط ليزر باستخدام إشارة التشكيل كما الترانزستور الترانزستور المنطق (TTL) مدخلات لالمجهر، وبعد الإعداد هو مبين في Paviolo وآخرون. 13. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الخلايا تحت المجهر مبائر مقلوب وموقف تسليم الألياف الخفيفة 250 ± 50 ميكرون بعيدا عن الخلية المستهدفة في وضع الإضاءة الإرسال. في هذه المسافة، استخدم المعادلات الواردة في 3.3.1 لحساب نصف قطر شعاع على الهدف. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الليزر الأرجون ايون (488 نانومتر) لإثارة المنضوية فلوو-04:00 صبغ (λ = 494 نانومتر EX، λ EM = 516 نانومتر) وLD متزامنة لالإثارة من NRS endocytosed. أداء التصوير في RT العينات وضوابط استخدام ما لا يقل عن 40 × الهدف من خلال جمع السلاسل الزمنية بالاشعةمع 256 × 256 بكسل / قرار الإطار في وضع توصيل مع تواتر لا يقل عن 4 هرتز. إجراء تسجيل دون أي إثارة LD لتحديد أي تدخل ليزر الأرجون أيون (الضوضاء خط الأساس). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة الخلفية من البيانات باستخدام المرجحة بتكيف المربعات الصغرى يعاقب خوارزميات 21. رسم يسببها الكالسيوم 2+ الاختلافات بوصفها وظيفة من الزمن. تحليل قمم عابرة في كثافة مضان باستخدام صورة مرحلة ما بعد المعالجة البرنامج من قبل العتبة عند مستوى ثلاثة أضعاف الانحراف المعياري للضوضاء خط الأساس (3σ). </li></ol>

<ol>
	<li>Richter, C. P., Matic, A. I., Wells, J. D., Jansen, E. D., Walsh, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neural+stimulation+with+optical+radiation.">Neural stimulation with optical radiation.</a> Laser. Photonics Rev. 5 (1), 68-80 (2011).</li><li>Dittami, G. M., Rajguru, S. M., Lasher, R. A., Hitchcock, R. W., Rabbitt, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+calcium+transients+evoked+by+pulsed+infrared+radiation+in+neonatal+cardiomyocytes.">Intracellular calcium transients evoked by pulsed infrared radiation in neonatal cardiomyocytes.</a> J. Physiol. 589 (6), 1295-1306 (2011).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Brown, W. G. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+light+absorption+in+tissue+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of light absorption in tissue during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 17 (7), 075002-075002 (2012).</li><li>Thompson, A. C., Wade, S. A., Cadusch, P. J., Brown, W. G., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+the+temporal+effects+of+heating+during+infrared+neural+stimulation.">Modeling of the temporal effects of heating during infrared neural stimulation.</a> J. Biomed. Opt. 18 (3), 035004 (2013).</li><li>Huang, H., Delikanli, S., Zeng, H., Ferkey, D. M., Pralle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+ion+channels+and+neurons+through+magnetic-field+heating+of+nanoparticles.">Remote control of ion channels and neurons through magnetic-field heating of nanoparticles.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (8), 602-606 (2010).</li><li>Farah, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Holographically+patterned+activation+using+photo-absorber+induced+neural-thermal+stimulation.">Holographically patterned activation using photo-absorber induced neural-thermal stimulation.</a> J. Neural. Eng. 10 (5), (2013).</li><li>Ciofani, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+neuronal-like+cells+following+boron+nitride+nanotube-mediated+stimulation.">Enhancement of neurite outgrowth in neuronal-like cells following boron nitride nanotube-mediated stimulation.</a> ACS Nano. 4 (10), 6267-6277 (2010).</li><li>Kim, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+neurite+outgrowth+in+PC12+cells+by+iron+oxide+nanoparticles.">Enhancement of neurite outgrowth in PC12 cells by iron oxide nanoparticles.</a> Biomaterials. 32 (11), 2871-2877 (2011).</li><li>Myroshnychenko, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+the+optical+response+of+gold+nanoparticles.">Modelling the optical response of gold nanoparticles.</a> Chem. Soc. Rev. 37 (9), 1792-1805 (2008).</li><li>Choi, W. I., Sahu, A., Kim, Y. H., Tae, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photothermal+cancer+therapy+and+imaging+based+on+gold+nanorods.">Photothermal cancer therapy and imaging based on gold nanorods.</a> Ann. Biomed. Eng. 40 (2), 534-546 (2011).</li><li>Zhan, Q., Qian, J., Li, X., He, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+study+of+mesoporous+silica-encapsulated+gold+nanorods+as+enhanced+light+scattering+probes+for+cancer+cell+imaging.">A study of mesoporous silica-encapsulated gold nanorods as enhanced light scattering probes for cancer cell imaging.</a> Nanotechnology. 21 (5), 055704 (2010).</li><li>Paviolo, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+increase+neuronal+cell+outgrowth.">Laser exposure of gold nanorods can increase neuronal cell outgrowth.</a> Biotechnol. Bioeng. 110 (8), 2277-2291 (2013).</li><li>Paviolo, C., Haycock, J. W., Cadusch, P. J., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+exposure+of+gold+nanorods+can+induce+intracellular+calcium+transients.">Laser exposure of gold nanorods can induce intracellular calcium transients.</a> J. Biophotonics. 7 (10), 761-765 (2014).</li><li>Yong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold-nanorod-assisted+near-infrared+stimulation+of+primary+auditory+neurons.">Gold-nanorod-assisted near-infrared stimulation of primary auditory neurons.</a> Adv. Healthcare Mater. , (2014).</li><li>Eom, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+infrared+neural+stimulation+using+localized+surface+plasmon+resonance+of+gold+nanorods.">Enhanced infrared neural stimulation using localized surface plasmon resonance of gold nanorods.</a> Small. , (2014).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+Synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: Synthesis, characterization and applications.</a> Coordination Chemistry Reviews. (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Shang, J., Gao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+counting:+towards+accurate+determination+of+the+molar+concentration.">Nanoparticle counting: towards accurate determination of the molar concentration.</a> Chem. Soc. Rev. 43 (21), 7267-7278 (2014).</li><li>Sharma, V., Park, K., Srinivasarao, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape+separation+of+gold+nanorods+using+centrifugation.">Shape separation of gold nanorods using centrifugation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106 (13), 4981-4985 (2009).</li><li>Kaewkhaw, R., Scutt, A. M., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anatomical+site+influences+the+differentiation+of+adipose-derived+stem+cells+for+schwann-cell+phenotype+and+function.">Anatomical site influences the differentiation of adipose-derived stem cells for schwann-cell phenotype and function.</a> Glia. 59 (5), 734-749 (2011).</li><li>Brown, W. G. A., Needham, K., Nayagam, B. A., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole+cell+patch+clamp+for+investigating+the+mechanisms+of+infrared+neural+stimulation.">Whole cell patch clamp for investigating the mechanisms of infrared neural stimulation.</a> JoVE. (77), (2013).</li><li>Cadusch, P. J., Hlaing, M. M., Wade, S. A., McArthur, S. L., Stoddart, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+methods+for+fluorescence+background+subtraction+from+Raman+spectra.">Improved methods for fluorescence background subtraction from Raman spectra.</a> J. Raman Spectrosc. 44 (11), 1587-1595 (2013).</li><li>Daud, M. F. B., Pawar, K. C., Claeyssens, F., Ryan, A. J., Haycock, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+aligned+3D+neuronal-glial+co-culture+model+for+peripheral+nerve+studies.">An aligned 3D neuronal-glial co-culture model for peripheral nerve studies.</a> Biomaterials. 33 (25), 5901-5913 (2012).</li><li>Jung, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intracellular+gold+nanoparticles+increase+neuronal+excitability+and+aggravate+seizure+activity+in+the+mouse+brain.">Intracellular gold nanoparticles increase neuronal excitability and aggravate seizure activity in the mouse brain.</a> PLoS ONE. 9 (3), e91360 (2014).</li><li>Salinas, K., Kereselidze, Z., DeLuna, F., Peralta, X., Santamaria, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+extracellular+application+of+gold+nanostars+increases+hippocampal+neuronal+activity.">Transient extracellular application of gold nanostars increases hippocampal neuronal activity.</a> J. Nanobiotechnology. 12 (1), 31 (2014).</li><li>Ebbesen, C. L., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+laser-induced+heating+in+optical+neuronal+guidance.">Analysis of laser-induced heating in optical neuronal guidance.</a> J. Neurosci. Meth. 209 (1), 168-177 (2012).</li><li>Iwanaga, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Location-dependent+photogeneration+of+calcium+waves+in+HeLa+cells.">Location-dependent photogeneration of calcium waves in HeLa cells.</a> Cell Biochem. Biophys. 45 (2), 167-176 (2006).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+minimum+temperature+required+for+selective+photothermal+destruction+of+cancer+cells+with+the+use+of+immunotargeted+gold+nanoparticles.">Determination of the minimum temperature required for selective photothermal destruction of cancer cells with the use of immunotargeted gold nanoparticles.</a> Photochem. Photobiol. 82 (2), 412-417 (2006).</li><li>Connor, E. E., Mwamuka, J., Gole, A., Murphy, C. J., Wyatt, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanoparticles+are+taken+up+by+human+cells+but+do+not+cause+acute+cytotoxicity.">Gold nanoparticles are taken up by human cells but do not cause acute cytotoxicity.</a> Small. 1 (3), 325-327 (2005).</li><li>Isomaa, B., Reuter, J., Djupsund, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+subacute+and+chronic+toxicity+of+cetyltrimethylammonium+bromide+(CTAB),+a+cationic+surfactant,+in+the+rat.">The subacute and chronic toxicity of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), a cationic surfactant, in the rat.</a> Arch. Toxicol. 35 (2), 91-96 (1976).</li><li>Juste, J., Pastoriza-Santos, I., Liz-Marz&#225;n, L., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods:+synthesis,+characterization+and+applications.">Gold nanorods: synthesis, characterization and applications.</a> Coord. Chem. Rev. 249 (17-18), 1870-1901 (2005).</li><li>Dreaden, E. C., Alkilany, A. M., Huang, X., Murphy, C. J., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+golden+age:+gold+nanoparticles+for+biomedicine.">The golden age: gold nanoparticles for biomedicine.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (7), 2740-2779 (2012).</li><li>Huang, X., Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+photothermal+therapy+(PPTT)+using+gold+nanoparticles.">Plasmonic photothermal therapy (PPTT) using gold nanoparticles.</a> Lasers Med. Sci. 23 (3), 217-228 (2008).</li><li>Albert, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TRPV4+channels+mediate+the+infrared+laser-evoked+response+in+sensory+neurons.">TRPV4 channels mediate the infrared laser-evoked response in sensory neurons.</a> J. Neurophysiol. 107 (12), 3227-3234 (2012).</li><li>Garcia-Elias, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent+rearrangement+of+TRPV4+cytosolic+tails+enables+channel+activation+by+physiological+stimuli.">Phosphatidylinositol-4,5-biphosphate-dependent rearrangement of TRPV4 cytosolic tails enables channel activation by physiological stimuli.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (23), 9553-9558 (2013).</li><li>Shapiro, M. G., Homma, K., Villarreal, S., Richter, C. -. P., Bezanilla, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+light+excites+cells+by+changing+their+electrical+capacitance.">Infrared light excites cells by changing their electrical capacitance.</a> Nat. Commun. 3 (736), (2012).</li><li>Roggan, A., Friebel, M., D&#246;rschel, K., Hahn, A., M&#252;ller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+circulating+human+blood+in+the+wavelength+range+400-2500+nm.">Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm.</a> J. Biomed. Opt. 4 (1), 36-46 (1999).</li><li>Byrnes, K. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+promotes+regeneration+and+functional+recovery+and+alters+the+immune+response+after+spinal+cord+injury.">Light promotes regeneration and functional recovery and alters the immune response after spinal cord injury.</a> Lasers Surg. Med. 36 (3), 171-185 (2005).</li><li>Wu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=810+nm+wavelength+light:+an+effective+therapy+for+transected+or+contused+rat+spinal+cord.">810 nm wavelength light: an effective therapy for transected or contused rat spinal cord.</a> Lasers Surg. Med. 41 (1), 36-41 (2009).</li><li>Grossman, N., Schneid, N., Reuveni, H., Halevy, S., Lubart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=780+nm+low+power+diode+laser+irradiation+stimulates+proliferation+of+keratinocyte+cultures:+involvement+of+reactive+oxygen+species.">780 nm low power diode laser irradiation stimulates proliferation of keratinocyte cultures: involvement of reactive oxygen species.</a> Lasers Surg. Med. 22 (4), 212-218 (1998).</li><li>Wong-Riley, M. T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photobiomodulation+directly+benefits+primary+neurons+functionally+inactivated+by+toxins+-+Role+of+cytochrome+c+oxidase.">Photobiomodulation directly benefits primary neurons functionally inactivated by toxins - Role of cytochrome c oxidase.</a> J. Biol. Chem. 280 (6), 4761-4771 (2005).</li><li>Beauvoit, B., Kitai, T., Chance, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+the+mitochondrial+compartment+to+the+optical+properties+pf+the+rat+liver:+a+theoretical+and+practical+approach.">Contribution of the mitochondrial compartment to the optical properties pf the rat liver: a theoretical and practical approach.</a> Biophys. J. 67 (6), 2501-2510 (1994).</li></ol>

The authors have no competing interests to disclose.

البروتوكولات المذكورة في هذا العرض التقديمي تصف كيفية الثقافة والتفريق وبصريا تحفيز الخلايا العصبية باستخدام امتصاص خارجي. خصائص NR (على سبيل المثال الأبعاد والشكل والطول الموجي صدى مأكل والكيمياء السطحية) والمعلمات التحفيز ليزر (مثل الطول الموجي، طول النبض، و...

وقد أثبتت الدراسات الحديثة أن التدفئة عابرة المرتبطة امتصاص الأشعة تحت الحمراء عن طريق المياه (الطول الموجي&gt; 1،400 نانومتر) يمكن أن تستخدم للحث على إمكانات العمل في الأعصاب الأنسجة 1 و العابرين الكالسيوم داخل الخلايا العضلية في 2. وأثار استخدام الأشعة تحت الحمراء اهتماما كبيرا لتقديم الطلبات في الأطراف الاصطناعية العصبية، نظرا لدقة القرار المكانية المحتملين، وعدم وجود اتصال مباشر مع الأنسجة، والتقليل من القطع الأثرية التحفيز، وإزالة الحاجة إلى تعديل وراثيا الخلايا السابقة لتحفيز ( كما هو مطلوب في علم البصريات الوراثي) 1. على الرغم من كل هذه المزايا، تشير النماذج الحرارية وضعت مؤخرا أن الهدف الأنسجة / الخلايا قد تتأثر الآثار التدفئة التراكمي، عندما تستخدم مواقع التحفيز متعددة و / أو الرسوب عالية 3،4. واستجابة لهذه التحديات، وقد اعترفت الباحثون إمكانية استخدام absor خارجياأفراد لتحفيز العصب لإنتاج آثار أكثر محلية التدفئة في الأنسجة. هوانغ آخرون أثبت هذا المبدأ من خلال استخدام الجسيمات النانوية الفريت مغنطيسية مسايرة فائقة superparamagnetic لتنشيط عن بعد القنوات TRPV1 حساسة للحرارة في HEK 293 الخلايا مع الترددات الراديوية المجال المغناطيسي 5. على الرغم من أن هذه التقنية قد تسمح لاختراق أعمق (المجالات المغناطيسية تتفاعل ضعيفة نسبيا مع الأنسجة)، وسجلت ردود فقط على مدى فترات من ثانية، بدلا من فترات ميلي ثانية واحدة المطلوبة في أجهزة الكترونية 5. وبالمثل، فرح وآخرون التحفيز الكهربائي أثبتت من العصبونات القشرية الفئران السوداء مع الجسيمات الدقيقة في المختبر. أظهروا الدقة على مستوى خلية في التحفيز باستخدام فترات نبض بناء على أمر من مئات ميكرو ثانية والطاقات في نطاق μJ، ويحتمل أن السماح لأسرع معدلات الرسوب 6. كما تم تطبيق استخدام ماصات خارجي للحثتغيرات شكلية في المختبر. أظهر Ciofani وآخرون زيادة ~ 40٪ في نمو الخلايا العصبية باستخدام كهرضغطية الأنابيب النانوية نيتريد البورون متحمس بواسطة الموجات فوق الصوتية (7). وبالمثل، تم الإبلاغ عن endocytosed جزيئات أكسيد الحديد في الخلايا PC12 لتعزيز محوار التمايز بطريقة تعتمد على الجرعة، ويرجع ذلك إلى تفعيل جزيئات التصاق الخلية مع أكسيد الحديد 8. في الآونة الأخيرة، ركزت اهتمامها امتصاص خارجي لمساعدة التحفيز العصبي أيضا على استخدام جزيئات الذهب (الاتحاد الافريقي NPS). الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية لديها القدرة على استيعاب بكفاءة ضوء الليزر في ذروة plasmonic وتبدد ذلك في البيئة المحيطة بها في شكل حرارة 9. بين كافة الأشكال الجسيمات المتاحة، وامتصاص البصرية من نانواعواد الذهب (الاتحاد الافريقي NRS) مباريات مريح النافذة العلاجية من الأنسجة البيولوجية (بالقرب من الأشعة تحت الحمراء - الجرد الوطني، والطول الموجي بين 750-1،400 نانومتر) 10. وعلاوة على ذلك، في تتمةتحويلة من التحفيز العصبي، واستخدام الاتحاد الافريقي NRS يوفر توافق مع الحياة مواتية نسبيا ومجموعة واسعة من الخيارات functionalization سطح 11. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن تأثير تنشيطية على التمايز يمكن أن يتسبب التعرض ليزر بعد متواصلة من الاتحاد الافريقي في شمال ولاية أراكان NG108-15 الخلايا العصبية (12). وبالمثل، سجلت العابرين الكالسيوم داخل الخلايا في الخلايا العصبية مثقف مع الاتحاد الافريقي NRS بعد أشعة الليزر التضمين مع ترددات متغيرة والنبض أطوال 13. كما تم تسجيل الاستقطاب غشاء الخلية بعد NIR إضاءة ليزر من الاتحاد الافريقي NRS في الثقافات الأولية من الخلايا العصبية العقدية الحلزونية 14. الأولى من نوعها في تطبيق الجسم الحي مع المشع الاتحاد الافريقي NRS وقد ثبت مؤخرا. بعثة مراقبة الانتخابات وزملاء العمل كشفت الاتحاد الافريقي NRS في ذروتها plasmonic وسجلت زيادة ستة أضعاف في السعة من إمكانات العمل المركب العصبية (CNAPs) وانخفاض ثلاثة أضعاف في العتبة التحفيز في الفئران الأعصاب الوركي. وENويعزى استجابة تعزيز نسبة إلى آثار التدفئة المحلية الناتجة عن الإثارة من NR plasmonic الذروة 15. في هذه الورقة، يتم تحديد بروتوكولات للتحقيق في آثار التحفيز الليزر في NG108-15 الخلايا العصبية مثقف مع NRS الاتحاد الافريقي. هذه الطرق توفر بسيطة، لكنها قوية، وسيلة لأشرق السكان الخلية في المختبر باستخدام التقنيات والمواد البيولوجية القياسية. ويستند هذا البروتوكول على الصمام الثنائي ليزر إلى جانب الألياف (LD) التي تسمح التشغيل الآمن والمواءمة للتكرار. إعداد العينة والليزر طرق التشعيع الاتحاد الافريقي NR يمكن تمديد أيضا على الأشكال الجسيمات المختلفة والثقافات الخلية العصبية، التي تنص على أن البروتوكولات التوليف وثقافة محددة معروفة، على التوالي.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Au NR</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>716812</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NG108-15</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>8811230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6546</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FCS</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>10100147</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-glutamine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G7513</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/streptomycin</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amphotericin B</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>15290018</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formaldehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>F8775</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>BDH</td>
			<td>T8532</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BSA</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A2058</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-&#946;III-tubulin</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G7121</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRITC-conjugated anti-mouse IgG antibody</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>T5393</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAPI</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1306</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluo-4 AM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F14201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>472301</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pluronic F-127</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>P6867</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue Number</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis spectrometer</td>
			<td>Varian Medical Systems Inc.</td>
			<td>Cary 50 Bio</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>Mini Spin</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonic bath</td>
			<td>Unisonics Australia</td>
			<td>FPX 10D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture incubator</td>
			<td>Kendro</td>
			<td>Hera Cell 150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell culture centrifuge</td>
			<td>Hettich</td>
			<td>Rotofix 32A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser diode</td>
			<td>Optotech</td>
			<td>780 nm single mode fibre - coupled LD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>780 HP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>Laser Check</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>http://rsb.info.nih.gov/ij/index.html</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescent microscope</td>
			<td>Axon Instruments</td>
			<td>ImageX-press 5000A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#956;-slide well</td>
			<td>Ibidi</td>
			<td>80826</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted confocal microscope</td>
			<td>Carl Zeiss Microscopy Ltd.</td>
			<td>LSM 510 meta-confocal microscope</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td>TDS210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

gold nanorod-assisted optical stimulation of neuronal cells

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared light by water in neuronal tissue. This technique holds great potential for replacing or complementing standard stimulation techniques, due to the potential for increased localization of the stimulus and minimization of mechanical contact with the tissue. However, optical approaches are limited by the inability of visible light to penetrate deep into tissues. Moreover, thermal modelling suggests that cumulative heating effects might be potentially hazardous when multiple stimulus sites or high laser repetition rates are used. The protocol outlined below describes an enhanced approach to the infrared stimulation of neuronal cells. The underlying mechanism is based on the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods, which can cause triggering of neuronal cell differentiation and increased levels of intracellular calcium activity. These results demonstrate that nanoparticle absorbers can enhance and/or replace the process of infrared neural stimulation based on water absorption, with potential for future applications in neural prostheses and cell therapies.

باستخدام بروتوكولات 1، 2، و 3 وصفها هنا، لوحظ وجود تأثير تنشيطية على التمايز في الخلايا العصبية مثقف NG108-15 مع الاتحاد الافريقي مصادر القدرة النووية (NRS الاتحاد الافريقي، وبولي (styrenesulfonate) -coated الاتحاد الافريقي NRS والمغلفة السيليكا الاتحاد الافريقي NRS) بعد الليزر التعرض ب...

Watch this Scientific Journal Video about Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells at JoVE.com

Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

الذهب Nanorod بمساعدة تحفيز البصري من الخلايا العصبية

Recent studies have demonstrated that nerves can be stimulated in a variety of ways by the transient heating associated with the absorption of infrared ...

gold-nanorod-assisted-optical-stimulation-of-neuronal-cells

Research

JoVE Journal

Neuroscience

8.9K Views.  Swinburne University of Technology. This protocol outlines how to use the transient heating associated with the optical absorption of gold nanorods to stimulate differentiation and intracellular calcium activity in neuronal cells. These results potentially open up new applications in neural prostheses and fundamental studies in neuroscience.

Video: Gold Nanorod-assisted Optical Stimulation of Neuronal Cells

Combining Transcranial Magnetic Stimulation and fMRI to Examine the Default Mode Network

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful rest."1,2,3 It is thought the default mode network corresponds to self-referential or "internal mentation".2,3
It has been hypothesized that, in humans, activity within the default mode network is correlated with certain pathologies (for instance, hyper-activation has been linked to schizophrenia 4,5,6 and autism spectrum disorders 7 whilst hypo-activation of the network has been linked to Alzheimer's and other neurodegenerative diseases 8). As such, noninvasive modulation of this network may represent a potential therapeutic intervention for a number of neurological and psychiatric pathologies linked to abnormal network activation. One possible tool to effect this modulation is Transcranial Magnetic Stimulation: a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability (either increasing or decreasing it) via the application of localized magnetic field pulses.9
In order to explore the default mode network's propensity towards and tolerance of modulation, we will be combining TMS (to the left inferior parietal lobe) with functional magnetic resonance imaging (fMRI). Through this article, we will examine the protocol and considerations necessary to successfully combine these two neuroscientific tools.

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the combination of TMS and fMRI to examine the effects of brain stimulation on the default network.

الجمع بين التنشيط المغناطيسي عبر الجمجمة والرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسة وضع الشبكة الافتراضية

The default mode network is a group of brain regions that are active when an individual is not focused on the outside world and the brain is at "wakeful ...

TMS: Using the Theta-Burst Protocol to Explore Mechanism of Plasticity in Individuals with Fragile X Syndrome and Autism

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS display abnormalities in the expression of FMR1 - a protein required for typical, healthy neural development.3 Recent data has suggested that the loss of this protein can cause the cortex to be hyperexcitable thereby affecting overall patterns of neural plasticity.4,5
In addition, Fragile X shows a strong comorbidity with autism: in fact, 30% of children with FXS are diagnosed with autism, and 2 - 5% of autistic children suffer from FXS.6
Transcranial Magnetic Stimulation (a non-invasive neurostimulatory and neuromodulatory technique that can transiently or lastingly modulate cortical excitability via the application of localized magnetic field pulses 7,8) represents a unique method of exploring plasticity and the manifestations of FXS within affected individuals. More specifically, Theta-Burst Stimulation (TBS), a specific stimulatory protocol shown to modulate cortical plasticity for a duration up to 30 minutes after stimulation cessation in healthy populations, has already proven an efficacious tool in the exploration of abnormal plasticity.9,10 
Recent studies have shown the effects of TBS last considerably longer in individuals on the autistic spectrum - up to 90 minutes.11 This extended effect-duration suggests an underlying abnormality in the brain's natural plasticity state in autistic individuals - similar to the hyperexcitability induced by Fragile X Syndrome.
In this experiment, utilizing single-pulse motor-evoked potentials (MEPs) as our benchmark, we will explore the effects of both intermittent and continuous TBS on cortical plasticity in individuals suffering from FXS and individuals on the Autistic Spectrum.

In this article, we examine the effects of Theta-Burst TMS stimulation on cortical plasticity in individuals suffering from Fragile X syndrome and individuals on the autistic spectrum.

TMS : استخدام بروتوكول ثيتا المتفجر لاستكشاف Mechasnism من المرونة في الأشخاص الذين يعانون من متلازمة X الهشة والتوحد

Fragile X Syndrome (FXS), also known as Martin-Bell Syndrome, is a genetic abnormality found on the X chromosome.1,2 Individuals suffering from FXS ...

The NeuroStar TMS Device: Conducting the FDA Approved Protocol for Treatment of Depression

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic fields. These rapidly alternating fields induce electrical currents within localized, targeted regions of the cortex which are associated with various physiological and functional brain changes.1,2,3
In 2007, O'Reardon et al., utilizing the NeuroStar device, published the results of an industry-sponsored, multisite, randomized, sham-stimulation controlled clinical trial in which 301 patients with major depression, who had previously failed to respond to at least one adequate antidepressant treatment trial, underwent either active or sham TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC). The patients, who were medication-free at the time of the study, received TMS five times per week over 4-6 weeks.4
The results demonstrated that a sub-population of patients (those who were relatively less resistant to medication, having failed not more than two good pharmacologic trials) showed a statistically significant improvement on the Montgomery-Asberg Depression Scale (MADRS), the Hamilton Depression Rating Scale (HAMD), and various other outcome measures. In October 2008, supported by these and other similar results5,6,7, Neuronetics obtained the first and only Food and Drug Administration (FDA) approval for the clinical treatment of a specific form of medication-refractory depression using a TMS Therapy device (FDA approval K061053).
In this paper, we will explore the specified FDA approved NeuroStar depression treatment protocol (to be administered only under prescription and by a licensed medical profession in either an in- or outpatient setting).

In this article, we examine the methodology and considerations relevant to the FDA approved depression treatment protocol using the Neuronetics NeuroStar TMS device.

وافق إجراء بروتوكول ادارة الاغذية والعقاقير لعلاج الاكتئاب : جهاز TMS NeuroStar

The Neuronetics NeuroStar Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) System is a class II medical device that produces brief duration, pulsed magnetic ...

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding fundamental biological mechanisms. Striking progress has been particularly evident in Drosophila, whose extensive toolkit of mutants and transgenic lines provides a convenient model to study evolutionarily-conserved developmental and cell biological mechanisms. We are interested in understanding the mechanisms that control cell fate specification in the adult peripheral nervous system (PNS) in Drosophila. Bristles that cover the head, thorax, abdomen, legs and wings of the adult fly are individual mechanosensory organs, and have been studied as a model system for understanding mechanisms of Notch-dependent cell fate decisions. Sensory organ precursor (SOP) cells of the microchaetes (or small bristles), are distributed throughout the epithelium of the pupal thorax, and are specified during the first 12 hours after the onset of pupariation. After specification, the SOP cells begin to divide, segregating the cell fate determinant Numb to one daughter cell during mitosis. Numb functions as a cell-autonomous inhibitor of the Notch signaling pathway.
Here, we show a method to follow protein dynamics in SOP cell and its progeny within the intact pupal thorax using a combination of tissue-specific Gal4 drivers and GFP-tagged fusion proteins 1,2.This technique has the advantage over fixed tissue or cultured explants because it allows us to follow the entire development of an organ from specification of the neural precursor to growth and terminal differentiation of the organ. We can therefore directly correlate changes in cell behavior to changes in terminal differentiation. Moreover, we can combine the live imaging technique with mosaic analysis with a repressible cell marker (MARCM) system to assess the dynamics of tagged proteins in mitotic SOPs under mutant or wildtype conditions. Using this technique, we and others have revealed novel insights into regulation of asymmetric cell division and the control of Notch signaling activation in SOP cells (examples include references 1-6,7 ,8).

Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae

In this video, we describe a method for live cell imaging of asymmetrically dividing sensory organ progenitor cells and epidermal cells in intact Drosophila pupae

تعيش خلية التصوير الحسي للخلايا السليمة في الجهاز السلائف ذبابة الفاكهة شرانق

Since the discovery of Green Fluorescent Protein (GFP), there has been a revolutionary change in the use of live-cell imaging as a tool for understanding ...

Fast Micro-iontophoresis of Glutamate and GABA: A Useful Tool to Investigate Synaptic Integration

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of the dendritic tree, which eventually leads to neuronal output of action potentials at the axon. The influence of diverse spatial and temporal parameters of specific synaptic input on neuronal output is currently under investigation, e.g. the distance-dependent attenuation of dendritic inputs, the location-dependent interaction of spatially segregated inputs, the influence of GABAergig inhibition on excitatory integration, linear and non-linear integration modes, and many more.
With fast micro-iontophoresis of glutamate and GABA it is possible to precisely investigate the spatial and temporal integration of glutamatergic excitation and GABAergic inhibition. Critical technical requirements are either a triggered fluorescent lamp, light-emitting diode (LED), or a two-photon scanning microscope to visualize dendritic branches without introducing significant photo-damage of the tissue. Furthermore, it is very important to have a micro-iontophoresis amplifier that allows for fast capacitance compensation of high resistance pipettes. Another crucial point is that no transmitter is involuntarily released by the pipette during the experiment.
Once established, this technique will give reliable and reproducible signals with a high neurotransmitter and location specificity. Compared to glutamate and GABA uncaging, fast iontophoresis allows using both transmitters at the same time but at very distant locations without limitation to the field of view. There are also advantages compared to focal electrical stimulation of axons: with micro-iontophoresis the location of the input site is definitely known and it is sure that only the neurotransmitter of interest is released. However it has to be considered that with micro-iontophoresis only the postsynapse is activated and presynaptic aspects of neurotransmitter release are not resolved. In this article we demonstrate how to set up micro-iontophoresis in brain slice experiments.

In this article we introduce fast micro-iontophoresis of neurotransmitters as a technique to investigate integration of postsynaptic signals with high spatial and temporal precision.

سريع الصغرى، الرحلان الشاردي من الغلوتامات وGABA: أداة مفيدة لبحث تكامل متشابك

One of the fundamental interests in neuroscience is to understand the integration of excitatory and inhibitory inputs along the very complex structure of ...

Optical Control of a Neuronal Protein Using a Genetically Encoded Unnatural Amino Acid in Neurons

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to photo-regulate endogenous proteins expressed in their native environment. Here, we present an approach to optically control the function of a neuronal protein directly in neurons using a genetically encoded unnatural amino acid (Uaa). By using an orthogonal tRNA/aminoacyl-tRNA synthetase pair to suppress the amber codon, a photo-reactive Uaa 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-cysteine (Cmn) is site-specifically incorporated in the pore of a neuronal protein Kir2.1, an inwardly rectifying potassium channel. The bulky Cmn physically blocks the channel pore, rendering Kir2.1 non-conducting. Light illumination instantaneously converts Cmn into a smaller natural amino acid Cys, activating Kir2.1 channel function. We express these photo-inducible inwardly rectifying potassium (PIRK) channels in rat hippocampal primary neurons, and demonstrate that light-activation of PIRK ceases the neuronal firing due to the outflux of K+ current through the activated Kir2.1 channels. Using in utero electroporation, we also express PIRK in the embryonic mouse neocortex in vivo, showing the light-activation of PIRK in neocortical neurons. Genetically encoding Uaa imposes no restrictions on target protein type or cellular location, and a family of photoreactive Uaas is available for modulating different natural amino acid residues. This technique thus has the potential to be generally applied to many neuronal proteins to achieve optical regulation of different processes in brains. The current protocol presents an accessible procedure for intricate Uaa incorporation in neurons in vitro and in vivo to achieve photo control of neuronal protein activity on the molecular level.

Here, a procedure to selectively activate a neuronal protein with a short pulse of light by genetically encoding a photo-reactive unnatural amino acid into a target neuronal protein expressed in neurons in culture or in vivo is presented.

مراقبة البصرية من البروتين العصبية باستخدام حمض أميني مصطنعة مشفرة وراثيا في الخلايا العصبية

Photostimulation is a noninvasive way to control biological events with excellent spatial and temporal resolution. New methods are desired to ...

Time-dependent Increase in the Network Response to the Stimulation of Neuronal Cell Cultures on Micro-electrode Arrays

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network dynamics in neuronal cultures. In contrast with more traditional methods, such as patch-clamping, which can only record activity from a single cell, MEAs can record simultaneously from multiple sites in a network, without requiring the arduous task of placing each electrode individually. Moreover, numerous control and stimulation configurations can be easily applied within the same experimental setup, allowing for a broad range of dynamics to be explored. One of the key dynamics of interest in these in vitro studies has been the extent to which cultured networks display properties indicative of learning. Mouse neuronal cells cultured on MEAs display an increase in response following training induced by electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neuronal cells on MEAs; successfully record from over 95% of the plated dishes; establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation; and sort, plot, and interpret the results from such experiments. The use of a proprietary system for stimulating and recording neuronal cultures is demonstrated. Software packages are also used to sort neuronal units. A custom-designed graphical user interface is used to visualize post-stimulus time histograms, inter-burst intervals, and burst duration, as well as to compare the cellular response to stimulation before and after a training protocol. Finally, representative results and future directions of this research effort are discussed.

Mouse neuronal cells cultured on multi-electrode arrays display an increase in response following electrical stimulation. This protocol demonstrates how to culture neurons, how to record activity, and how to establish a protocol to train the networks to respond to patterns of stimulation.

زيادة تعتمد على الوقت في استجابة الشبكة لتحفيز الثقافات خلية الخلايا العصبية على صفائف الدقيقة الكهربائي

Micro-electrode arrays (MEAs) can be used to investigate drug toxicity, design paradigms for next-generation personalized medicine, and study network ...

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in vivo&#8212;rapidly, repetitively, and at a high resolution. This protocol describes OCT imaging in the mouse retina as a powerful tool to study optic neuropathies (OPN). The OCT system is an interferometry-based, non-invasive alternative to common post mortem histological assays. It provides a fast and accurate assessment of retinal thickness, allowing the possibility to track changes, such as retinal thinning or thickening. We present the imaging process and analysis with the example of the Opa1delTTAG mouse line. Three types of scans are proposed, with two quantification methods: standard and homemade calipers. The latter is best for use on the peripapillary retina during radial scans; being more precise, is preferable for analyzing thinner structures. All approaches described here are designed for retinal ganglion cells (RGC) but are easily adaptable to other cell populations. In conclusion, OCT is efficient in mouse model phenotyping and has the potential to be used for the reliable evaluation of therapeutic interventions.

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

This manuscript describes a protocol for the in vivo imaging of the mouse retina with high-resolution spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT). It focuses on retinal ganglion cells (RGC) in the peripapillary region, with several scanning and quantifying approaches described.

التصوير المقطعي التماسك البصري: التصوير الماوس العقدة الشبكية خلايا في فيفو

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

Chronic Transcranial Electrical Stimulation and Intracortical Recording in Rats

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a closed-loop event-triggered manner. Although many studies are focusing on the possible benefits and side-effects of TES in healthy and pathologic brains, there are still many fundamental open questions regarding the mechanism of action of the stimulation. Therefore, there is a clear need for a robust and reproducible method to test the acute and the chronic effects of TES in rodents. TES can be combined with regular behavioral, electrophysiological, and imaging techniques to investigate neuronal networks in vivo. The implantation of transcranial stimulation electrodes does not impose extra constraints on the experimental design while it offers a versatile, flexible tool to manipulate brain activity. Here we provide a detailed, step-by-step protocol to fabricate and implant transcranial stimulation electrodes to influence brain activity in a temporally constrained manner for months.

This detailed protocol describes transcranial stimulation electrode placement on the temporal bone in order to investigate the short- and long-term effects of transcranial electrical stimulation in freely moving rats.

التحفيز الكهربائي Transcranial المزمن وتسجيل إينتراكورتيكال في الفئران

Transcranial electrical stimulation (TES) is a powerful and relatively simple approach to diffusely influence brain activity either randomly or in a ...

Neuronal Differentiation from Mouse Embryonic Stem Cells In vitro

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and potentially aid in regenerative medicine. Here, we established an efficient and low cost method for neuronal differentiation from mESCs in vitro, using the strategy of combinatorial screening. Under the conditions defined here, the 2-day embryoid body formation + 6-day retinoic acid induction protocol permits fast and efficient differentiation from mESCs into neural precursor cells (NPCs), as seen by the formation of well-stacked and neurite-like A2lox and 129 derivatives that are Nestin positive. The healthy state of embryoid bodies and the timepoint at which retinoic acid (RA) is applied, as well as the RA concentrations, are critical in the process. In the subsequent differentiation from NPCs into neurons, N2B27 medium II (supplemented by Neurobasal medium) could better support the long term maintenance and maturation of neuronal cells. The presented method is highly efficiency, low cost and easy to operate, and can be a powerful tool for neurobiology and developmental biology research.

Here, we established a low cost and easy to operate method that directs fast and efficient differentiation from embryonic stem cells into neurons. This method is suitable for popularization among laboratories and can be a useful tool for neurological research.

التمايز العصبي من الخلايا الجذعية الجنينية الماوس في المختبر

The neural differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs) is a potential tool for elucidating the key mechanisms involved in neurogenesis and ...