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Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Our understanding of neural circuits--how they mediate the computations that subserve sensation, thought, emotion, and action, and how they are corrupted ...

Massachusetts Institute of Technology

&#x8BB8;&#x591A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5931;&#x8C03;&#x662F;&#x5927;&#x8111;&#x7684;&#x4E0E;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#x6216;&#x5D4C;&#x5165;&#x5728;&#x4EBA;&#x53E3;&#x7A20;&#x5BC6;&#x6709;&#x7EBF;&#x3001; &#x5F02;&#x6784;&#x95EE;&#x9898;&#x5185;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x6295;&#x5F71;&#x901A;&#x8DEF;&#x4E2D;&#x7684;&#x5F02;&#x5E38;&#x6D3B;&#x52A8;&#x76F8;&#x5173;&#x8054;&#x3002;&#x7406;&#x60F3;&#x7684;&#x6CBB;&#x7597;&#x80FD;&#x591F;&#x6821;&#x6B63;&#x7684;&#x6D3B;&#x52A8;&#x53EA;&#x662F;&#x5728;&#x7279;&#x5B9A;&#x76EE;&#x6807;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#xFF0C;&#x540C;&#x65F6;&#x8BA9;&#x5176;&#x4ED6;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x4E0D;&#x53D8;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x5BA4;&#x6700;&#x8FD1;&#x900F;&#x9732;&#x81EA;&#x7136;&#x53D1;&#x751F;&#x5149;&#x6D3B;&#x5316;&#x86CB;&#x767D;&#x79BB;&#x5B50;-2 &#xFF08;ChR2&#xFF09; &#x548C; halorhodopsin &#xFF08;&#x6655;/NpHR) &#x53EF;&#x4EE5;&#xFF0C;&#x5F53;&#x57FA;&#x56E0;&#x8868;&#x8FBE;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x4ED6;&#x4EEC;&#x80FD;&#x591F;&#x5B89;&#x5168;&#x5730;&#x3001; &#x51C6;&#x786E;&#x5730;&#x8BF4;&#xFF0C;&#x548C;&#x53EF;&#x9006;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x548C;&#x5206;&#x522B;&#x7531;&#x84DD;&#x8272;&#x548C;&#x9EC4;&#x8272;&#x7684;&#x5149;&#x8109;&#x51B2;&#x4FDD;&#x6301;&#x6C89;&#x9ED8;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x63CF;&#x8FF0;&#x7684;&#x80FD;&#x529B;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5728;&#x5927;&#x8111;&#x4E2D;&#x5149;&#x654F;&#x611F;&#xFF0C;&#x4F7F;&#x7528;&#x75C5;&#x6BD2;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x8FD8;&#x900F;&#x9732;&#x7684;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x4E0E;&#x65BD;&#x5DE5;&#x7684;&#x53EF;&#x4F38;&#x7F29;&#x7684;&#x3001; &#x5B8C;&#x5168;&#x690D;&#x5165;&#x5F0F;&#x5149;&#x5B66;&#x5047;&#x80A2;&#x80FD;&#x591F;&#x63D0;&#x4F9B;&#x9002;&#x5F53;&#x7684;&#x529B;&#x5EA6;&#x548C;&#x5BF9;&#x6CE2;&#x957F;&#x7684;&#x5149;&#x6709;&#x9488;&#x5BF9;&#x6027;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5728;&#x5927;&#x8111;&#x4E2D;&#xFF0C;&#x542F;&#x7528;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x548C;&#x6C89;&#x9ED8;&#x7684;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7C7B;&#x578B;&#x5728;&#x591A;&#x4E2A;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x4E2D;&#x7684;&#x4EFB;&#x610F;&#x4E09;&#x7EF4;&#x4F4D;&#x7F6E;&#x3002;&#x6700;&#x540E;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x8BC1;&#x660E;&#x975E;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x7684;&#x7075;&#x957F;&#x7C7B;&#x52A8;&#x7269;&#xFF0C;&#x5728;&#x7FFB;&#x8BD1;&#x4E2D;&#x7684;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x4E34;&#x5E8A;&#x4F7F;&#x7528;&#x8FD9;&#x79CD;&#x6280;&#x672F;&#x7684;&#x4E00;&#x4E2A;&#x5173;&#x952E;&#x6B65;&#x9AA4;&#x7684;&#x76AE;&#x5C42;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x6D3B;&#x52A8;&#x7684;&#x63A7;&#x5236;&#x3002;&#x4E3A;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#x5143;&#x4EF6;&#x7684;&#x5149;&#x5B66;&#x7784;&#x51C6;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x53EF;&#x80FD;&#x542F;&#x7528;&#x65B0;&#x4E00;&#x4EE3;&#x9AD8;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x7597;&#x6CD5;&#x6CBB;&#x7597;&#x8111;&#x75C5;&#x3002;

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Many neural disorders are associated with aberrant activity in specific cell types or neural projection pathways embedded within the densely-wired, heterogeneous matter of the brain. An ideal therapy would permit correction of activity just in specific target neurons, while leaving other neurons unaltered. Recently our lab revealed that the naturally-occurring light-activated proteins channelrhodopsin-2 (ChR2) and halorhodopsin (Halo/NpHR) can, when genetically expressed in neurons, enable them to be safely, precisely, and reversibly activated and silenced by pulses of blue and yellow light, respectively. We here describe the ability to make specific neurons in the brain light-sensitive, using a viral approach. We also reveal the design and construction of a scalable, fully-implantable optical prosthetic capable of delivering light of appropriate intensity and wavelength to targeted neurons at arbitrary 3-D locations within the brain, enabling activation and silencing of specific neuron types at multiple locations. Finally, we demonstrate control of neural activity in the cortex of the non-human primate, a key step in the translation of such technology for human clinical use. Systems for optical targeting of specific neural circuit elements may enable a new generation of high-precision therapies for brain disorders.

Prosthetic systems for therapeutic optical activation and silencing of genetically-targeted neurons.

De nombreux troubles du syst&#xE8;me nerveux sont associ&#xE9;es &#xE0; une activit&#xE9; aberrante dans des types cellulaires sp&#xE9;cifiques ou des voies de projection de neurones embarqu&#xE9;s au sein de la forte densit&#xE9; de fil, mati&#xE8;re h&#xE9;t&#xE9;rog&#xE8;ne du cerveau. Une th&#xE9;rapie id&#xE9;ale permettrait de correction de l&#x26;#39;activit&#xE9; seulement dans les neurones cibles sp&#xE9;cifiques, tout en laissant d&#x26;#39;autres neurones inchang&#xE9;e. R&#xE9;cemment, notre laboratoire a r&#xE9;v&#xE9;l&#xE9; que les survenant naturellement activ&#xE9;s par la lumi&#xE8;re prot&#xE9;ines channelrhodopsin-2 (CHR2) et halorhodopsin (Halo / NPHR) peut, lorsque g&#xE9;n&#xE9;tiquement exprim&#xE9; dans les neurones, leur permettre d&#x26;#39;&#xEA;tre en toute s&#xE9;curit&#xE9;, pr&#xE9;cis&#xE9;ment, et de fa&#xE7;on r&#xE9;versible activ&#xE9; et r&#xE9;duits au silence par des impulsions de la lumi&#xE8;re bleue et jaune, respectivement. Nous d&#xE9;crivons la capacit&#xE9; de faire des neurones sp&#xE9;cifiques dans le cerveau sensible &#xE0; la lumi&#xE8;re, en utilisant une approche virale. Nous avons &#xE9;galement r&#xE9;v&#xE9;ler la conception et la construction d&#x26;#39;une solution &#xE9;volutive, enti&#xE8;rement implantable optique proth&#xE8;se capable de fournir une lumi&#xE8;re d&#x26;#39;intensit&#xE9; appropri&#xE9;e et longueur d&#x26;#39;onde pour les neurones cibl&#xE9;s au arbitraires en 3-D endroits dans le cerveau, ce qui permet l&#x26;#39;activation et de la r&#xE9;pression des types de neurones sp&#xE9;cifiques &#xE0; plusieurs endroits. Enfin, nous d&#xE9;montrons le contr&#xF4;le de l&#x26;#39;activit&#xE9; neuronale dans le cortex des primates non-humains, une &#xE9;tape cl&#xE9; dans la traduction d&#x26;#39;une telle technologie pour une utilisation clinique humaine. Les syst&#xE8;mes de ciblage optique des &#xE9;l&#xE9;ments sp&#xE9;cifiques de circuits neuronaux peut permettre une nouvelle g&#xE9;n&#xE9;ration de haute pr&#xE9;cision des th&#xE9;rapies pour les troubles du cerveau.

Syst&#xE8;mes proth&#xE9;tiques pour l&#x26;#39;activation optique th&#xE9;rapeutique et Silencing des aliments g&#xE9;n&#xE9;tiquement cibl&#xE9;es neurones

Viele neuronale Erkrankungen sind aberrant Aktivit&auml;t in bestimmten Zelltypen oder neurale Projektion Wege eingebettet in die dicht-verkabelt, heterogene Materie des Gehirns zugeordnet. Eine ideale Therapie w&uuml;rde Korrektur der Aktivit&auml;t nur in speziellen Zielgruppen Neuronen, erlauben, beim anderen Neuronen unver&auml;ndert lassen. Vor kurzem unser Labor ergeben, dass die nat&uuml;rlich vorkommende Licht aktivierte Proteine Channelrhodopsin-2 (ChR2) und Halorhodopsin (Halo/NpHR) kann, wenn gentechnisch in Neuronen, ausgedr&uuml;ckt aktivieren sie aktiviert und zum Schweigen gebracht durch Impulse, blaue und gelbe Licht, bzw. werden sicher, pr&auml;zise und reversibel. Wir beschreiben hier die F&auml;higkeit, bestimmte Nervenzellen im Gehirn lichtempfindliche, machen eine virale Ansatz. Wir zeigen auch Planung und Bau einer skalierbaren, vollst&auml;ndig implantierbares optische prothetische f&auml;hig zum liefern Licht der entsprechenden Intensit&auml;t und Wellenl&auml;nge um gezielte Neuronen an beliebige 3-d-Standorten innerhalb des Gehirns aktivieren Aktivierung und Unterdr&uuml;ckender bestimmtes Neuron Typen an mehreren Standorten. Schlie&szlig;lich zeigen wir Kontrolle der neuronalen Aktivit&auml;t im Kortex von der nicht-menschlichen Primaten, ein wichtiger Schritt bei der &Uuml;bersetzung einer solchen Technologie f&uuml;r den menschlichen klinischen Einsatz. Systeme f&uuml;r die optische Ausrichtung der spezifischen neuronalen Schaltung Elemente k&ouml;nnen eine neue Generation von hochpr&auml;zisen Therapien f&uuml;r Erkrankungen des Gehirns aktivieren.

Prothesensystemen f&uuml;r therapeutische optische Aktivierung und Unterdr&uuml;ckender genetisch ausgerichtete Neuronen.

Molti disturbi neurali sono associati con attivit&agrave; aberrante in tipi cellulari specifici o percorsi neurali proiezione incorporati all&#39;interno della questione densamente cablata, eterogenea del cervello. Una terapia ideale avrebbe permesso correzione dell&#39;attivit&agrave; solo in neuroni specifico target, lasciando altri neuroni inalterate. Recentemente il nostro laboratorio ha rivelato che i biofiltri luce-attivato proteine channelrhodopsin-2 (ChR2) e halorhodopsin (Halo/NpHR) pu&ograve;, quando geneticamente espresso nei neuroni, permettere loro di essere sicuro, preciso e reversibilmente attivato e messo a tacere da impulsi di luce blu e giallo, rispettivamente. Descriviamo qui la possibilit&agrave; di effettuare specifici neuroni nel cervello sensibili alla luce, utilizzando un approccio virale. Vi sveliamo anche la progettazione e la costruzione di un scalabile, completamente impiantabile ottico protesica mirati in grado di fornire luce appropriata intensit&agrave; e lunghezza d&#39;onda di neuroni in posizioni arbitrarie 3D all&#39;interno del cervello, consentendo l&#39;attivazione e silenziamento dei tipi di neurone specifico in pi&ugrave; posizioni. Infine, noi dimostrare il controllo di attivit&agrave; neurale nella corteccia del primate non umano, un passaggio chiave nella traduzione di tale tecnologia per uso clinico umano. Sistemi per il puntamento ottico di elementi specifici circuiti neurali possono attivare una nuova generazione di terapie ad alta precisione per disturbi cerebrali.

Sistemi protesici per attivazione ottica terapeutica e silenziamento dei neuroni geneticamente mirati.

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&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x6A19;&#x7684;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x6CBB;&#x7642;&#x5149;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x3068;&#x30B5;&#x30A4;&#x30EC;&#x30F3;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x88DC;&#x7DB4;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;

&#xB9CE;&#xC740; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC7A5;&#xC560;&#xB294; &#xD2B9;&#xC815; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615; &#xB610;&#xB294; &#xB1CC;&#xC758; &#xBC00;&#xB3C4;&#xAC00; &#xC720;&#xC120;, &#xC774;&#xC885; &#xBB3C;&#xC9C8; &#xB0B4;&#xC5D0; &#xD3EC;&#xD568; &#xB41C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD504;&#xB85C;&#xC81D;&#xC158; &#xACBD;&#xB85C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD0C8; &#xC120; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xC5F0;&#xAD00; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xC0C1;&#xC801;&#xC778; &#xCE58;&#xB8CC; &#xAC83; &#xB5A0;&#xB098; &#xB2E4;&#xB978; &#xB274;&#xB7F0; &#xBD88;&#xBCC0; &#xD558;&#xB294; &#xB3D9;&#xC548; &#xD2B9;&#xC815; &#xB300;&#xC0C1; &#xB274;&#xB7F0;&#xC5D0; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC758; &#xBCF4;&#xC815;&#xC744; &#xD5C8;&#xC6A9;. &#xCD5C;&#xADFC; &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC2E4; &#xBC1D;&#xD614;&#xB2E4;&#xB294; &#xC790;&#xC5F0;&#xC2A4;&#xB7FD; &#xAC8C; &#xBC1C;&#xC0DD; &#xBE5B; &#xD65C;&#xC131; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; channelrhodopsin-2 (ChR2) &#xBC0F; halorhodopsin (&#xD5E4;&#xC77C;&#xB85C;/NpHR) &#xC218;, &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;, &#xC720;&#xC804;&#xC790;&#xB85C; &#xD45C;&#xD604; &#xD558;&#xB294; &#xACBD;&#xC6B0; &#xC218; &#xC548;&#xC804; &#xD558; &#xAC8C;, &#xC815;&#xD655; &#xD558; &#xAC8C;, &#xADF8;&#xB9AC;&#xACE0; &#xC5ED; &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xBC0F; &#xAC01;&#xAC01; &#xD30C;&#xB780;&#xC0C9;&#xACFC; &#xB178;&#xB780;&#xC0C9; &#xBE5B;&#xC758; &#xD384;&#xC2A4;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC785;&#xC744; &#xC218; &#xC788;&#xB3C4;&#xB85D;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC5EC;&#xAE30; &#xBC14;&#xC774;&#xB7EC;&#xC2A4; &#xC131; &#xC811;&#xADFC;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBE5B;&#xC5D0; &#xBBFC;&#xAC10;&#xD55C; &#xB1CC;&#xC758; &#xD2B9;&#xC815; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xB97C; &#xD655;&#xC778; &#xD558;&#xB294; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC744; &#xC124;&#xBA85; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xB610;&#xD55C; &#xC124;&#xACC4; &#xBC0F; &#xAC74;&#xC124;, &#xD655;&#xC7A5; &#xAC00;&#xB2A5;&#xD55C; &#xACF5;&#xAC1C; &#xC644;&#xBCBD; &#xD558; &#xAC8C; &#xC774;&#xC2DD; &#xB300;&#xC0C1;&#xC73C;&#xB85C; &#xC801;&#xC808; &#xD55C; &#xAC15;&#xB3C4;&#xB97C; &#xD30C;&#xC7A5;&#xC758; &#xBE5B;&#xC774; &#xC81C;&#xACF5;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xBCF4; &#xCCA0; &#xAD11; &#xB1CC; &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xBC0F; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC704;&#xCE58;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD2B9;&#xC815; &#xB274;&#xB7F0; &#xD615;&#xC2DD;&#xC758; &#xC785;&#xC744; &#xB0B4;&#xC758; &#xC784;&#xC758;&#xC758; 3 &#xCC28;&#xC6D0; &#xC704;&#xCE58;&#xC5D0; &#xC2E0;&#xACBD;. &#xB9C8;&#xC9C0;&#xB9C9;&#xC73C;&#xB85C;, &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xC784;&#xC0C1; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xAE30;&#xC220; &#xB4F1;&#xC758; &#xBC88;&#xC5ED;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xB2E8;&#xACC4; &#xBE44; &#xC778;&#xAC04; &#xC601;&#xC7A5;&#xB958;&#xC758; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC758; &#xCEE8;&#xD2B8;&#xB864;&#xC744; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD2B9;&#xC815; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD68C;&#xB85C; &#xC18C;&#xC790;&#xC758; &#xAD11;&#xD559; &#xD0C0;&#xAC9F;&#xD305; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C; &#xC815;&#xBC00; &#xCE58;&#xB8CC;&#xC758; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC138;&#xB300;&#xC758; &#xB1CC; &#xC9C8;&#xD658;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB420; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xCE58;&#xB8CC; &#xAD11;&#xD559; &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xBC0F; &#xC720;&#xC804;&#xC790; &#xD45C;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xC785;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; &#xBCF4; &#xCCA0; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;.

Muchos trastornos neuronales est&#xE1;n asociados con la actividad aberrante en determinados tipos de c&#xE9;lulas neuronales o v&#xED;as de proyecci&#xF3;n incrustados dentro de la densamente cableada, la materia heterog&#xE9;nea del cerebro. Una terapia ideal ser&#xED;a permitir la correcci&#xF3;n de la actividad s&#xF3;lo en las neuronas diana espec&#xED;ficos, dejando inalteradas las otras neuronas. Recientemente nuestro laboratorio revelaron que los presentes en la naturaleza de luz activados por prote&#xED;nas canalrodopsina-2 (ChR2) y halorhodopsina (Halo / NpHR) puede, cuando expresi&#xF3;n gen&#xE9;tica en las neuronas, que les permita de forma segura, precisa y reversible activada y silenciados por los impulsos de la luz azul y amarillo, respectivamente. Se describen la capacidad de hacer que las neuronas espec&#xED;ficas en el cerebro sensible a la luz, utilizando un enfoque viral. Tambi&#xE9;n revelan el dise&#xF1;o y la construcci&#xF3;n de una soluci&#xF3;n escalable, totalmente implantable pr&#xF3;tesis &#xF3;ptica capaz de proporcionar luz de intensidad y longitud de onda apropiada a las neuronas espec&#xED;ficas en el arbitrarias en 3-D ubicaciones dentro del cerebro, lo que permite la activaci&#xF3;n y silenciamiento de determinados tipos de neuronas en m&#xFA;ltiples lugares. Por &#xFA;ltimo, demostrar el control de la actividad neuronal en la corteza cerebral de los primates no humanos, un paso clave en la traducci&#xF3;n de dicha tecnolog&#xED;a para su uso cl&#xED;nico en humanos. Los sistemas de orientaci&#xF3;n &#xF3;ptica de los elementos espec&#xED;ficos de circuitos neuronales puede permitir una nueva generaci&#xF3;n de terapias de alta precisi&#xF3;n para los trastornos cerebrales.

Pr&#xF3;tesis para la activaci&#xF3;n de los sistemas de &#xF3;ptica terap&#xE9;utica y el silenciamiento de neuronas gen&#xE9;ticamente dirigidos

&#x82E5;&#x8981;&#x4E86;&#x89E3;&#x5982;&#x4F55;&#x751F;&#x6210;&#x8111;&#x56FD;&#x5BB6;&#x548C;&#x884C;&#x4E3A;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#xFF0C;&#x5C06;&#x975E;&#x5E38;&#x6709;&#x7528;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x4FBF;&#x80FD;&#x591F;&#x5E72;&#x6270;&#x6B63;&#x662F;&#x8BE5;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#x548C;&#x8DEF;&#x5F84;&#x975E;&#x4EBA;&#x7075;&#x957F;&#x7C7B;&#x52A8;&#x7269;&#x4E2D;&#x67A2;&#x795E;&#x7ECF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x4E2D;&#x7684;&#x6D3B;&#x52A8;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7528;&#x6162;&#x75C5;&#x6BD2;&#x76EE;&#x6807;&#x5149;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x9633;&#x79BB;&#x5B50;&#x901A;&#x9053;&#x79BB;&#x5B50;-2 &#xFF08;ChR2&#xFF09; &#x4E13;&#x95E8;&#x5230;&#x7315;&#x7334;&#x989D;&#x53F6;&#x76AE;&#x8D28;&#x5174;&#x594B;&#x6027;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x3002;&#x5F55;&#x5236;&#x5FAE;&#x7535;&#x6781;&#x7ED3;&#x5408;&#x4F7F;&#x7528;&#x6FC0;&#x5149;&#x8026;&#x5408;&#x7684;&#x5149;&#x7EA4;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x8868;&#x660E;&#x5174;&#x594B;&#x6027;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x5BFC;&#x81F4;&#x65F6;&#x5B9C;&#x5F71;&#x54CD;&#x5174;&#x594B;&#x6027;&#x548C;&#x6291;&#x5236;&#x76AE;&#x5C42;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7F51;&#x7EDC;&#x3002;ChR2 &#x5B89;&#x5168;&#x5730;&#x8868;&#x793A;&#xFF0C;&#x548C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x8C03;&#x89E3;&#x5149;&#x5B66;&#x795E;&#x7ECF;&#x8C03;&#x8282;&#xFF0C;&#x5728;&#x5F88;&#x591A;&#x4E2A;&#x6708;&#x7684;&#x7075;&#x957F;&#x7C7B;&#x52A8;&#x7269;&#x5927;&#x8111;&#x76AE;&#x5C42;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7814;&#x7A76;&#x7ED3;&#x679C;&#x7A81;&#x51FA;&#x663E;&#x793A;&#x8C03;&#x67E5;&#x975E;&#x4EBA;&#x7075;&#x957F;&#x7C7B;&#x795E;&#x7ECF;&#x8BA1;&#x7B97;&#x3001; &#x8BA4;&#x77E5;&#x548C;&#x884C;&#x4E3A;&#xFF0C;&#x5728;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x56E0;&#x679C;&#x4F5C;&#x7528;&#x7684;&#x65B9;&#x6CD5;&#x548C;&#x5F00;&#x653E;&#x7684;&#x65B0;&#x4E00;&#x4EE3;&#x8D85;&#x7CBE;&#x5BC6;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x548C;&#x7CBE;&#x795E;&#x7597;&#x6CD5;&#xFF0C;&#x901A;&#x8FC7;&#x7279;&#x5B9A;&#x4E8E;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;-&#x5149;&#x5B66;&#x795E;&#x7ECF;&#x63A7;&#x5236;&#x5047;&#x80A2;&#x7684;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3002;

&#x6BEB;&#x79D2;&#x65F6;&#x95F4;&#x523B;&#x5EA6;&#x7684;&#x975E;&#x4EBA;&#x7075;&#x957F;&#x7C7B;&#x52A8;&#x7269;&#x5927;&#x8111;&#x4E2D;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x52A8;&#x529B;&#x5B66;&#x7684;&#x5149;&#x5B66;&#x63A7;&#x5236;&#x3002;

To understand how brain states and behaviors are generated by neural circuits, it would be useful to be able to perturb precisely the activity of specific cell types and pathways in the nonhuman primate nervous system. We used lentivirus to target the light-activated cation channel channelrhodopsin-2 (ChR2) specifically to excitatory neurons of the macaque frontal cortex. Using a laser-coupled optical fiber in conjunction with a recording microelectrode, we showed that activation of excitatory neurons resulted in well-timed excitatory and suppressive influences on neocortical neural networks. ChR2 was safely expressed, and could mediate optical neuromodulation, in primate neocortex over many months. These findings highlight a methodology for investigating the causal role of specific cell types in nonhuman primate neural computation, cognition, and behavior, and open up the possibility of a new generation of ultraprecise neurological and psychiatric therapeutics via cell-type-specific optical neural control prosthetics.

Millisecond-timescale optical control of neural dynamics in the nonhuman primate brain.

Pour comprendre comment les &#xE9;tats du cerveau et les comportements sont g&#xE9;n&#xE9;r&#xE9;s par des circuits neuronaux, il serait utile de pouvoir de perturber pr&#xE9;cis&#xE9;ment l&#x26;#39;activit&#xE9; de types cellulaires sp&#xE9;cifiques et des voies dans le syst&#xE8;me nerveux non-humain primate. Nous avons utilis&#xE9; des lentivirus pour cibler le cation activ&#xE9; par la lumi&#xE8;re de canal channelrhodopsin-2 (CHR2) sp&#xE9;cifiquement pour excitateurs des neurones du cortex frontal macaque. Utilisation d&#x26;#39;un laser &#xE0; couplage de fibre optique en liaison avec une micro&#xE9;lectrode d&#x26;#39;enregistrement, on a montr&#xE9; que l&#x26;#39;activation des neurones excitateurs entra&#xEE;n&#xE9; au bon moment influences excitatrices et suppressif sur n&#xE9;ocorticales r&#xE9;seaux neuronaux. CHR2 a &#xE9;t&#xE9; en toute s&#xE9;curit&#xE9; a exprim&#xE9;, et pourrait servir de m&#xE9;diateur neuromodulation optique, dans le n&#xE9;ocortex des primates pendant de nombreux mois. Ces r&#xE9;sultats mettent en &#xE9;vidence une m&#xE9;thodologie pour l&#x26;#39;&#xE9;tude du r&#xF4;le causal de types cellulaires sp&#xE9;cifiques au non-humain primate calcul neuronal, la cognition et le comportement, et d&#x26;#39;ouvrir la possibilit&#xE9; d&#x26;#39;une nouvelle g&#xE9;n&#xE9;ration de traitements ultra-pr&#xE9;cises neurologiques et psychiatriques par le biais de cellules sp&#xE9;cifiques au type de proth&#xE8;ses optiques de contr&#xF4;le neural .

Ordre de la milliseconde calendrier de contr&#xF4;le optique de la dynamique des neurones dans le cerveau de primate non humain

Um zu verstehen wie Gehirn Staaten und Verhaltensweisen durch neuronale Schaltkreise erzeugt werden, w&auml;re es sinnvoll, genau die Aktivit&auml;t von bestimmten Zelltypen und Wege im Nervensystem nichtmenschlichen Primaten verl&auml;ngern zu k&ouml;nnen. Wir verwendet Lentiviren f&uuml;r das Licht aktivierte kation Kanal Channelrhodopsin-2 (ChR2) speziell f&uuml;r die exzitatorischen Neuronen des frontalen Kortex Makaken. Mit einem Laser-gekoppelte Glasfaser in Verbindung mit einer Mikroelektrode Aufnahme, haben wir gezeigt, dass die Aktivierung des exzitatorischen Neuronen rechtzeitig erregenden und unterdr&uuml;ckende Einfl&uuml;sse auf neokortikalen neuronale Netze gef&uuml;hrt. ChR2 war sicher ausgedr&uuml;ckt und optische Neuromodulation im Primas Neokortex &uuml;ber viele Monate vermitteln konnte. Diese Erkenntnisse markieren eine Methodik zur Untersuchung der kausalen Rolle von bestimmten Zelltypen in nicht-menschlichen Primaten neural Computation, Kognition und Verhalten, und er&ouml;ffnen die M&ouml;glichkeit einer neuen Generation von ultraprecise neurologische und psychiatrische Therapeutika &uuml;ber Zelle-Typ-spezifische optische neuronalen Kontrolle Prothetik.

Millisekunde Zeitskala optische Kontrolle neuronaler Dynamik im Gehirn nichtmenschlichen Primaten.

Per capire come gli Stati del cervello e comportamenti sono generati da circuiti neurali, sarebbe utile essere in grado di perturbare precisamente l&#39;attivit&agrave; di tipi cellulari specifici e percorsi nonhuman primate del sistema nervoso. Abbiamo utilizzato lentivirus per indirizzare il catione-attivati canale channelrhodopsin-2 (ChR2) specificamente per i neuroni eccitatori della corteccia frontale macaco. Utilizzando un laser accoppiato in fibra ottica in congiunzione con un microelettrodo di registrazione, abbiamo dimostrato che l&#39;attivazione dei neuroni eccitatori ha portato a tempestiva influenze eccitatorie e soppressive su reti neurali corticali. ChR2 &egrave; stata espressa in modo sicuro e potrebbe mediare neuromodulazione ottico, nella neocorteccia primate per molti mesi. Questi risultati evidenziano una metodologia per indagare il ruolo causale di tipi cellulari specifici nel calcolo neurale nonhuman primate, cognizione e comportamento e apriranno la possibilit&agrave; di una nuova generazione di terapie neurologiche e psichiatriche ultrapreciso tramite protesi ottiche controllo neurale specifici del tipo di cella.

Controllo ottico millisecondo-scala cronologica delle dinamiche neurali nel cervello di primati non umani.

&#x8133;&#x306E;&#x72B6;&#x614B;&#x3068;&#x884C;&#x52D5;&#x306F;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3092;&#x7406;&#x89E3;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x30D2;&#x30C8;&#x4EE5;&#x5916;&#x306E;&#x970A;&#x9577;&#x985E;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x7CFB;&#x3067;&#x6B63;&#x78BA;&#x306B;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x578B;&#x306E;&#x6D3B;&#x6027;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x7D4C;&#x8DEF;&#x3092;&#x6DF7;&#x4E71;&#x3055;&#x305B;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306F;&#x6709;&#x7528;&#x3067;&#x3042;&#x308D;&#x3046;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x30B5;&#x30EB;&#x524D;&#x982D;&#x76AE;&#x8CEA;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x3092;&#x8208;&#x596E;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x7279;&#x5225;&#x306B;&#x5149;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x967D;&#x30A4;&#x30AA;&#x30F3;&#x30C1;&#x30E3;&#x30CD;&#x30EB;channelrhodopsin-2&#xFF08;ChR2&#xFF09;&#x3092;&#x5BFE;&#x8C61;&#x3068;&#x3059;&#x308B;&#x30EC;&#x30F3;&#x30C1;&#x30A6;&#x30A4;&#x30EB;&#x30B9;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x8A18;&#x9332;&#x5FAE;&#x5C0F;&#x96FB;&#x6975;&#x3068;&#x4E00;&#x7DD2;&#x306B;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#x7D50;&#x5408;&#x5149;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30D0;&#x30FC;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x8208;&#x596E;&#x6027;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x306F;&#x3001;&#x65B0;&#x76AE;&#x8CEA;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x7DB2;&#x4E0A;&#x3067;&#x6642;&#x5B9C;&#x3092;&#x5F97;&#x305F;&#x8208;&#x596E;&#x3068;&#x6291;&#x5236;&#x306E;&#x5F71;&#x97FF;&#x3092;&#x3082;&#x305F;&#x3089;&#x3057;&#x305F;&#x3057;&#x305F;&#x3002; ChR2&#x3092;&#x5B89;&#x5168;&#x306B;&#x767A;&#x73FE;&#x3057;&#x3001;&#x4F55;&#x30F6;&#x6708;&#x4EE5;&#x4E0A;&#x306E;&#x970A;&#x9577;&#x985E;&#x306E;&#x5927;&#x8133;&#x65B0;&#x76AE;&#x8CEA;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x5149;&#x5B66;&#x795E;&#x7D4C;&#x8ABF;&#x7BC0;&#x3092;&#x4EF2;&#x4ECB;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x77E5;&#x898B;&#x306F;&#x3001;&#x30D2;&#x30C8;&#x4EE5;&#x5916;&#x306E;&#x970A;&#x9577;&#x985E;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x8A08;&#x7B97;&#x3001;&#x8A8D;&#x77E5;&#x3001;&#x884C;&#x52D5;&#x306E;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x578B;&#x306E;&#x56E0;&#x679C;&#x7684;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x8ABF;&#x67FB;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x8AD6;&#x3092;&#x5F37;&#x8ABF;&#x8868;&#x793A;&#x3057;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x578B;&#x7279;&#x7570;&#x7684;&#x5149;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30E9;&#x30EB;&#x5236;&#x5FA1;&#x7FA9;&#x80A2;&#x3092;&#x7D4C;&#x7531;&#x3057;&#x3066;&#x8D85;&#x7CBE;&#x5BC6;&#x795E;&#x7D4C;&#x3084;&#x7CBE;&#x795E;&#x6CBB;&#x7642;&#x85AC;&#x306E;&#x65B0;&#x4E16;&#x4EE3;&#x306E;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x958B;&#x304F;&#x3002;

&#x30D2;&#x30C8;&#x4EE5;&#x5916;&#x306E;&#x970A;&#x9577;&#x985E;&#x306E;&#x8133;&#x5185;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x30C0;&#x30A4;&#x30CA;&#x30DF;&#x30AF;&#x30B9;&#x306E;&#x30DF;&#x30EA;&#x79D2;&#x306E;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0;&#x30B9;&#x30B1;&#x30FC;&#x30EB;&#x5149;&#x5236;&#x5FA1;

&#xB1CC; &#xC0C1;&#xD0DC;&#xC640; &#xB3D9;&#xC791; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD68C;&#xB85C; &#xC758;&#xD574; &#xC0DD;&#xC131; &#xB418;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xC54C;&#xC544;&#xC57C; &#xC815;&#xD655; &#xD558; &#xAC8C; &#xD2B9;&#xC815; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615; &#xBC0F; nonhuman &#xC601;&#xC7A5;&#xB958; &#xC2E0; &#xACBD;&#xACC4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD1B5;&#xB85C;&#xC758; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC744; &#xAD50;&#xB780; &#xC218; &#xC720;&#xC6A9;&#xD560; &#xAC83; &#xC774;&#xB2E4;. &#xBE5B; &#xD65C;&#xC131; &#xC591;&#xC774;&#xC628; &#xCC44;&#xB110; channelrhodopsin-2 (ChR2) &#xC6D0;&#xC22D;&#xC774; &#xC815;&#xBA74; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xD765;&#xBD84; &#xC131;&#xC758; &#xB274;&#xB7F0;&#xC744; &#xD2B9;&#xBCC4;&#xD788; &#xB300;&#xC0C1; lentivirus&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB808;&#xC774;&#xC800; &#xACB0;&#xD569; &#xB41C; &#xAD11;&#xC12C;&#xC720;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xB179;&#xC74C; microelectrode&#xC640; &#xD568;&#xAED8;&#xC5D0;&#xC11C;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xD765;&#xBD84; &#xC131;&#xC758; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xD65C;&#xC131;&#xD654; neocortical &#xC2E0;&#xACBD;&#xB9DD;&#xC5D0; &#xC798; &#xD765;&#xBD84; &#xC131;&#xC758; &#xC9C4;&#xC555;&#xC758; &#xC601;&#xD5A5; &#xADC0;&#xCC29;&#xB418; &#xBCF4;&#xC600;&#xB2E4;. Chr2&#xB294; &#xC548;&#xC804; &#xD558; &#xAC8C; &#xD45C;&#xD604; &#xB418; &#xACE0; &#xBA87; &#xAC1C;&#xC6D4; &#xB3D9;&#xC548; &#xC601;&#xC7A5;&#xB958; &#xD14D;&#xC5D0;&#xC11C; &#xAD11;&#xD559; neuromodulation &#xC911;&#xC7AC;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC5F0;&#xAD6C; &#xACB0;&#xACFC; nonhuman &#xC601;&#xC7A5;&#xB958; &#xC2E0;&#xACBD; &#xACC4;&#xC0B0;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC778;&#xC2DD;, &#xB3D9;&#xC791;, &#xD2B9;&#xC815; &#xC138;&#xD3EC; &#xC720;&#xD615;&#xC758; &#xC778;&#xACFC; &#xC5ED;&#xD560; &#xC870;&#xC0AC;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xBC29;&#xBC95;&#xB860;&#xC744; &#xAC15;&#xC870; &#xD45C;&#xC2DC; &#xD558; &#xACE0; &#xC140; &#xC720;&#xD615;&#xBCC4; &#xAD11; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC81C;&#xC5B4; &#xBCC0; &#xC7A5; &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; ultraprecise &#xC2E0;&#xACBD; &#xBC0F; &#xC815;&#xC2E0; &#xCE58;&#xB8CC;&#xC81C;&#xC758; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC138;&#xB300;&#xC758; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131;&#xC744; &#xC5F4;&#xC5B4;.

&#xBC00;&#xB9AC;&#xCD08; &#xB0A0;&#xC9DC; &#xD45C;&#xC2DC;&#xC904; nonhuman &#xC601;&#xC7A5;&#xB958; &#xB1CC;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC5ED;&#xD559;&#xC758; &#xAD11; &#xC81C;&#xC5B4;.

Para comprender c&#xF3;mo los estados del cerebro y los comportamientos son generadas por circuitos neuronales, ser&#xED;a &#xFA;til ser capaz de perturbar precisamente la actividad de determinados tipos de c&#xE9;lulas y las v&#xED;as no humano en el sistema nervioso de primates. Hemos utilizado lentivirus para orientar el cati&#xF3;n activado por la luz del canal canalrodopsina-2 (ChR2) espec&#xED;ficamente a las neuronas excitatorias de la corteza frontal del macaco. El uso de un l&#xE1;ser de fibra &#xF3;ptica acoplada en conjunci&#xF3;n con un microelectrodo de grabaci&#xF3;n, que mostr&#xF3; que la activaci&#xF3;n de las neuronas excitadoras result&#xF3; en bien cronometrados influencias excitadoras y supresivo sobre neocorticales redes neuronales. ChR2 se expres&#xF3; de forma segura, y podr&#xED;a mediar en la neuromodulaci&#xF3;n &#xF3;ptica, en el neoc&#xF3;rtex de primates durante muchos meses. Estos resultados ponen de relieve una metodolog&#xED;a para investigar el papel causal de los tipos espec&#xED;ficos de c&#xE9;lulas en primates no humanos computaci&#xF3;n neuronal, la cognici&#xF3;n y el comportamiento, y abrir la posibilidad de una nueva generaci&#xF3;n de ultraprecisi&#xF3;n terapias neurol&#xF3;gicas y psiqui&#xE1;tricas a trav&#xE9;s de c&#xE9;lulas espec&#xED;ficas del tipo de pr&#xF3;tesis &#xF3;pticas de control neural .

Milisegundos-escala de tiempo de control &#xF3;ptico de la din&#xE1;mica neuronal en el cerebro de los primates no humanos

&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#xFF0C;&#x80FD;&#x591F;&#x4F7F;&#x7528;&#x5149;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x548C;&#x6C89;&#x9ED8;&#x5728;&#x4F53;&#x5185;&#x548C;&#x4F53;&#x5916;&#xFF0C;&#x795E;&#x7ECF;&#x7F51;&#x7EDC;&#x5185;&#x7684;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7C7B;&#x578B;&#x9769;&#x547D;&#x4E86;&#x89E3;&#x5982;&#x4F55;&#x5B9A;&#x4E49;&#x7684;&#x5143;&#x7D20;&#x6709;&#x52A9;&#x4E8E;&#x6B63;&#x5E38;&#x548C;&#x75C5;&#x7406;&#x8111;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x5B66;&#x5BB6;&#x7684;&#x80FD;&#x529B;&#x3002;&#x901A;&#x5E38;&#x60C5;&#x51B5;&#x4E0B;&#xFF0C;&#x7761;&#x4E0D;&#x7740;&#x8868;&#x73B0;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x6B63;&#x5728;&#x8FDB;&#x884C;&#x7531;&#x63D2;&#x5165;&#x5149;&#x7EA4;&#x8111;&#x62F4;&#x8FDC;&#x7A0B;&#x6FC0;&#x5149;&#xFF0C;&#x6216;&#x5229;&#x7528;&#x690D;&#x5165;&#x7684;&#x53D1;&#x5149;&#x4E8C;&#x6781;&#x7BA1; &#xFF08;LED&#xFF09;&#xFF0C;&#x62F4;&#x5230;&#x8FDC;&#x7A0B;&#x7535;&#x6E90;&#x3002;&#x5B8C;&#x5168;&#x65E0;&#x7EBF;&#x7CFB;&#x7EDF;&#x5C06;&#x4F7F;&#x6162;&#x6027;&#x6216;&#x7EB5;&#x5411;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x6301;&#x7EED;&#x65F6;&#x95F4;&#x957F;&#x4E2D;&#x7EE7;&#x4E0D;&#x5207;&#x5B9E;&#x9645;&#xFF0C;&#x800C;&#x8FD8;&#x5C06;&#x652F;&#x6301;&#x9AD8;&#x541E;&#x5410;&#x91CF;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x3002;&#x7136;&#x800C;&#xFF0C;&#x9AD8;&#x529F;&#x7387;&#x7684;&#x5149;&#x6E90; &#xFF08;Led&#x3001; &#x6FC0;&#x5149;&#x5668;&#xFF09;&#xFF0C;&#x7279;&#x522B;&#x662F;&#x5728;&#x6D89;&#x53CA;&#x5728;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x4E2D;&#xFF0C;&#x7ECF;&#x5E38;&#x9700;&#x8981;&#x5EF6;&#x957F;&#x7684;&#x5149;&#x7167;&#x65F6;&#x95F4;&#x8981;&#x6C42;&#x6392;&#x9664;&#x7535;&#x6C60;&#x9A71;&#x52A8;&#x7684;&#x529E;&#x6CD5;&#x6B63;&#x5728;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x9002;&#x7528;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5F00;&#x53D1;&#x4E86;&#x79F0;&#x91CD;&#x80FD;&#x591F;&#x901A;&#x8FC7;&#x65E0;&#x7EBF;&#x65B9;&#x5F0F;&#x63A5;&#x6536;&#x7684; 2 g headborne &#x8BBE;&#x5907;&#x7535;&#x6E90;&#x4F7F;&#x7528;&#x8C10;&#x632F;&#x7684;&#x5C04;&#x9891;&#x529F;&#x7387;&#x73AF;&#x8282;&#x548C;&#x81EA;&#x9002;&#x5E94;&#x8D85;&#x7EA7;&#x7535;&#x5BB9;&#x5668;&#x7535;&#x8DEF;&#xFF0C;&#x8FD9;&#x53EF;&#x4EE5;&#x901A;&#x8FC7;&#x7B97;&#x6CD5;&#x6765;&#x63A7;&#x5236;&#x4E00;&#x4E2A;&#x6216;&#x591A;&#x4E2A; headborne &#x6307;&#x793A;&#x706F;&#x901A;&#x8FC7;&#x5355;&#x7247;&#x673A;&#x4E2D;&#x50A8;&#x5B58;&#x80FD;&#x91CF;&#x3002;&#x8BBE;&#x5907;&#x53EF;&#x4EE5;&#x63D0;&#x4F9B;&#x5927;&#x7EA6; 2 W &#x7684;&#x7535;&#x6E90;&#x6307;&#x793A;&#x706F;&#x7A33;&#x5B9A;&#x72B6;&#x6001;&#xFF0C;&#x548C;&#x7206;&#x88C2;&#x7684; 4.3 W&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x8FD8;&#x63D0;&#x51FA;&#x53EF;&#x9009;&#x65E0;&#x7EBF;&#x7535;&#x6536;&#x53D1;&#x4E00;&#x4F53;&#x6A21;&#x5757; (1 g)&#xFF0C;&#x6DFB;&#x52A0;&#x5230;&#x57FA; headborne &#x8BBE;&#x5907;&#x65F6;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x5B9E;&#x65F6;&#x66F4;&#x65B0;&#x7684;&#x5149;&#x4F20;&#x9012;&#x534F;&#x8BAE; &#xFF1B;&#x4ECE;&#x4E00;&#x53F0;&#x8BA1;&#x7B97;&#x673A;&#x53EF;&#x4EE5;&#x540C;&#x65F6;&#x5BF9;&#x6570;&#x5341;&#x4E2A;&#x8BBE;&#x5907;&#x8FDB;&#x884C;&#x63A7;&#x5236;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x6F14;&#x793A;&#x65E0;&#x7EBF;&#x9A71;&#x52A8;&#x5668;&#x5C0F;&#x9F20;&#x8FD0;&#x52A8;&#x76AE;&#x5C42;&#x63A7;&#x5236;&#x6280;&#x672F;&#x7684;&#x4F7F;&#x7528;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x8BBE;&#x5907;&#x53EF;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x4E34;&#x5E8A;&#x8D85;&#x7CBE;&#x5BC6;&#x795E;&#x7ECF;&#x5047;&#x80A2;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x751F;&#x7269;&#x63A7;&#x5236;&#x7684;&#x65B9;&#x5F0F;&#x4F7F;&#x7528;&#x5149;&#x7684;&#x539F;&#x578B;&#x3002;

&#x5149;&#x5B66;&#x795E;&#x7ECF;&#x7F51;&#x7EDC;&#x63A7;&#x5236;&#x7684;&#x81EA;&#x7531;&#x8868;&#x73B0;&#x52A8;&#x7269;&#x65E0;&#x7EBF;&#x52A8;&#x529B;&#x548C;&#x63A7;&#x5236;&#x8BBE;&#x5907;&#x3002;

Optogenetics, the ability to use light to activate and silence specific neuron types within neural networks in vivo and in vitro, is revolutionizing neuroscientists' capacity to understand how defined neural circuit elements contribute to normal and pathological brain functions. Typically, awake behaving experiments are conducted by inserting an optical fiber into the brain, tethered to a remote laser, or by utilizing an implanted light-emitting diode (LED), tethered to a remote power source. A fully wireless system would enable chronic or longitudinal experiments where long duration tethering is impractical, and would also support high-throughput experimentation. However, the high power requirements of light sources (LEDs, lasers), especially in the context of the extended illumination periods often desired in experiments, precludes battery-powered approaches from being widely applicable. We have developed a headborne device weighing 2 g capable of wirelessly receiving power using a resonant RF power link and storing the energy in an adaptive supercapacitor circuit, which can algorithmically control one or more headborne LEDs via a microcontroller. The device can deliver approximately 2 W of power to the LEDs in steady state, and 4.3 W in bursts. We also present an optional radio transceiver module (1 g) which, when added to the base headborne device, enables real-time updating of light delivery protocols; dozens of devices can be controlled simultaneously from one computer. We demonstrate use of the technology to wirelessly drive cortical control of movement in mice. These devices may serve as prototypes for clinical ultra-precise neural prosthetics that use light as the modality of biological control.

A wirelessly powered and controlled device for optical neural control of freely-behaving animals.

Optog&#xE9;n&#xE9;tique, la possibilit&#xE9; d&#x26;#39;utiliser la lumi&#xE8;re pour activer et faire taire les types de neurones sp&#xE9;cifiques au sein des r&#xE9;seaux neuronaux in vivo et in vitro, est en train de r&#xE9;volutionner la capacit&#xE9; des neuroscientifiques de comprendre comment les &#xE9;l&#xE9;ments d&#xE9;finis de circuits neuronaux contribuent &#xE0; des fonctions c&#xE9;r&#xE9;brales normales et pathologiques. En r&#xE8;gle g&#xE9;n&#xE9;rale, les exp&#xE9;riences sont men&#xE9;es comportent &#xE9;veill&#xE9; par l&#x26;#39;insertion d&#x26;#39;une fibre optique dans le cerveau, attach&#xE9; &#xE0; un laser &#xE0; distance, ou en utilisant un implant light-emitting diode (LED), attach&#xE9; &#xE0; une source d&#x26;#39;alimentation &#xE0; distance. Un syst&#xE8;me enti&#xE8;rement sans fil permettrait exp&#xE9;riences chroniques ou longitudinale o&#xF9; tethering longue dur&#xE9;e n&#x26;#39;est pas pratique, et soutiendrait &#xE9;galement l&#x26;#39;exp&#xE9;rimentation &#xE0; haut d&#xE9;bit. Toutefois, les exigences de haute puissance des sources lumineuses (LED, lasers), en particulier dans le contexte des p&#xE9;riodes prolong&#xE9;es d&#x26;#39;&#xE9;clairage souvent souhait&#xE9;s dans les exp&#xE9;riences, s&#x26;#39;oppose &#xE0; piles approches d&#x26;#39;&#xEA;tre largement applicable. Nous avons d&#xE9;velopp&#xE9; un dispositif de pesage headborne 2 g sans fil capable de recevoir la puissance en utilisant un lien RF de puissance de r&#xE9;sonance et de stocker l&#x26;#39;&#xE9;nergie dans un circuit supercondensateur adaptative, qui peut algorithmiquement contr&#xF4;ler une ou plusieurs LED headborne via un microcontr&#xF4;leur. Le dispositif peut d&#xE9;livrer environ 2 W de puissance &#xE0; la LED dans un &#xE9;tat stable, et 4,3 W en rafales. Nous pr&#xE9;sentons &#xE9;galement un module &#xE9;metteur-r&#xE9;cepteur radio en option (1 g) qui, lorsqu&#x26;#39;il est ajout&#xE9; &#xE0; l&#x26;#39;appareil de base headborne, permet en temps r&#xE9;el la mise &#xE0; jour des protocoles de remise de lumi&#xE8;re, des dizaines d&#x26;#39;appareils peuvent &#xEA;tre contr&#xF4;l&#xE9;s simultan&#xE9;ment par un m&#xEA;me ordinateur. Nous d&#xE9;montrons l&#x26;#39;utilisation de la technologie sans fil &#xE0; conduire contr&#xF4;le cortical du mouvement chez la souris. Ces dispositifs peuvent servir de prototypes pour cliniques ultra-pr&#xE9;cises proth&#xE8;ses neuronales qui utilisent la lumi&#xE8;re comme la modalit&#xE9; de la lutte biologique.

Un appareil sans fil aliment&#xE9; et contr&#xF4;l&#xE9; pour le contr&#xF4;le optique de Neural librement comportent-Animaux

Optogenetics, die F&auml;higkeit, Licht zu aktivieren und Schweigen bestimmtes Neuron Typen in neuronalen Netzen in vivo und in vitro revolutioniert Neurowissenschaftler Kapazit&auml;t wie definierten neuralen Schaltkreis verstehen Elemente zur normalen und pathologischen Hirnfunktionen beitragen. In der Regel sind wach verhaltensgleiche Experimente durchgef&uuml;hrt, durch das Einf&uuml;gen einer Glasfaser ins Gehirn, auf einem entfernten Laser angebunden oder durch die Verwendung einer implantierten lichtemittierende Diode (LED), angebunden an eine entfernte Stromquelle. Ein komplett drahtloses System w&uuml;rde chronische oder l&auml;ngs Experimente erm&ouml;glichen, wobei Anbindehaltung von langer Dauer unpraktisch und Hochdurchsatz Experimenten w&uuml;rde ebenfalls unterst&uuml;tzen. Jedoch der hohe Leistungsbedarf Lichtquellen (LEDs, Laser), insbesondere im Kontext der erweiterten Beleuchtung Perioden h&auml;ufig gew&uuml;nscht in Experimenten verwehrt batteriebetriebene Ans&auml;tze wird &uuml;berall anwendbar. Wir haben ein Headborne-Ger&auml;t mit einem Gewicht von 2 g drahtlos empfangen entwickelt mit einem resonanten RF Power Link und speichern die Energie in eine adaptive Superkondensatoren-Schaltung, die algorithmisch eine oder mehrere Headborne-LEDs &uuml;ber einen Mikrocontroller steuern kann. Das Ger&auml;t kann etwa 2 W Leistung bis die LEDs im Steady-State und 4.3 W in Sch&uuml;ben liefern. Wir pr&auml;sentieren auch eine optionale Radio-Transceiver-Modul (1 g), wenn an der Basis Headborne-Ger&auml;t hinzugef&uuml;gt wird, erm&ouml;glicht die Echtzeit-Aktualisierung der leichten &Uuml;bermittlungsprotokolle; Dutzende von Ger&auml;ten k&ouml;nnen gleichzeitig von einem Computer gesteuert werden. Wir demonstrieren die Verwendung der Technologie drahtlos mit dem kortikalen Kontrolle der Bewegung in den M&auml;usen. Diese Ger&auml;te k&ouml;nnen als Prototypen f&uuml;r klinische ultrapr&auml;zise Neuroprothesen dienen, die Licht als die Modalit&auml;t der biologischen Kontrolle zu verwenden.

Ein drahtlos powered und gesteuerte Ger&auml;t optische neuronale Kontrolle von Tieren frei verh&auml;lt.

Optogenetica, la possibilit&agrave; di utilizzare la luce per attivare e tipi di neurone specifico all&#39;interno di reti neurali in vivo e in vitro, il silenzio sta rivoluzionando la capacit&agrave; dei neuroscienziati per capire come definito circuito neurale elementi contribuiscono alle funzioni cerebrali normali e patologici. In genere, vengono condotti esperimenti di comportamento svegli inserendo una fibra ottica nel cervello, legato ad un laser remoto, o utilizzando un&#39;impiantato light - emitting diode (LED), legato ad una fonte di alimentazione remota. Un sistema completamente senza fili potrebbe permettere esperimenti cronici o longitudinali dove lunga durata tethering &egrave; impraticabile e sosterrebbe anche sperimentazione di alto-rendimento. Tuttavia, i requisiti di alta potenza delle sorgenti luminose (LED, laser), soprattutto nel contesto dei periodi estesi di illuminazione spesso desiderato in esperimenti, preclude approcci alimentato a batteria da essere ampiamente applicabili. Abbiamo sviluppato un dispositivo headborne peso 2 grammi in grado di ricevere in modalit&agrave; wireless di potenza tramite un collegamento di potenza RF risonante e immagazzinare l&#39;energia in un circuito di supercondensatori adattivo, che algoritmicamente pu&ograve; controllare uno o pi&ugrave; LED headborne tramite un microcontrollore. Il dispositivo pu&ograve; fornire circa 2 W di potenza per i LED di stato stazionario, e 4.3 W in modalit&agrave; burst. Siamo presenti anche un modulo ricetrasmettitore radio opzionale (1 g) che, quando aggiunto al dispositivo di base headborne, consente l&#39;aggiornamento in tempo reale dei protocolli di recapito luce; decine di dispositivi possono essere controllati simultaneamente da un computer. Abbiamo illustrare l&#39;utilizzo della tecnologia a controllo corticale in modalit&agrave; wireless drive del movimento nei topi. Questi dispositivi possono servire come prototipi per protesi neurali ultrapreciso clinici che utilizzano la luce come la modalit&agrave; di controllo biologico.

Un dispositivo wireless alimentato e controllato per controllo ottico neurale di comportarsi liberamente gli animali.

Optogenetics&#x3001;in vivo&#x304A;&#x3088;&#x3073;in vitro&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x7DB2;&#x5185;&#x306E;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x30BF;&#x30A4;&#x30D7;&#x3092;&#x30A2;&#x30AF;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6;&#x306B;&#x3057;&#x3066;&#x9ED9;&#x3089;&#x305B;&#x308B;&#x5149;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306F;&#x3001;&#x5B9A;&#x7FA9;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306E;&#x8981;&#x7D20;&#x306F;&#x3001;&#x6B63;&#x5E38;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x75C5;&#x7684;&#x306A;&#x8133;&#x306E;&#x6A5F;&#x80FD;&#x306B;&#x8CA2;&#x732E;&#x3059;&#x308B;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3092;&#x7406;&#x89E3;&#x3059;&#x308B;&#x795E;&#x7D4C;&#x79D1;&#x5B66;&#x8005;&#x306E;&#x80FD;&#x529B;&#x306B;&#x9769;&#x547D;&#x3092;&#x8D77;&#x3053;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x4E00;&#x822C;&#x7684;&#x306B;&#x3001;&#x76EE;&#x3092;&#x899A;&#x307E;&#x3057;&#x52D5;&#x4F5C;&#x5B9F;&#x9A13;&#x304C;&#x30EA;&#x30E2;&#x30FC;&#x30C8;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#x306B;&#x3064;&#x306A;&#x304C;&#x8133;&#x3078;&#x306E;&#x5149;&#x30D5;&#x30A1;&#x30A4;&#x30D0;&#x3092;&#x633F;&#x5165;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x308A;&#x3001;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x30EA;&#x30E2;&#x30FC;&#x30C8;&#x96FB;&#x6E90;&#x306B;&#x3064;&#x306A;&#x304C;&#x6CE8;&#x5165;&#x3057;&#x3001;&#x767A;&#x5149;&#x30C0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30FC;&#x30C9;&#xFF08;LED&#xFF09;&#x3092;&#x5229;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x884C;&#x308F;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x5B8C;&#x5168;&#x306B;&#x7121;&#x7DDA;&#x30B7;&#x30B9;&#x30C6;&#x30E0;&#x306F;&#x3001;&#x9577;&#x3044;&#x671F;&#x9593;&#x306E;&#x30C6;&#x30B6;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x304C;&#x73FE;&#x5B9F;&#x7684;&#x3067;&#x306F;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x6162;&#x6027;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x9577;&#x624B;&#x65B9;&#x5411;&#x306E;&#x5B9F;&#x9A13;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3067;&#x3057;&#x3087;&#x3046;&#x3057;&#x3001;&#x307E;&#x305F;&#x30CF;&#x30A4;&#x30B9;&#x30EB;&#x30FC;&#x30D7;&#x30C3;&#x30C8;&#x5B9F;&#x9A13;&#x3092;&#x30B5;&#x30DD;&#x30FC;&#x30C8;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3057;&#x304B;&#x3057;&#x3001;&#x5149;&#x6E90;&#xFF08;LED&#x306F;&#x3001;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#xFF09;&#x306E;&#x9AD8;&#x96FB;&#x529B;&#x8981;&#x4EF6;&#x3001;&#x7279;&#x306B;&#x3057;&#x3070;&#x3057;&#x3070;&#x5B9F;&#x9A13;&#x3067;&#x3001;&#x76EE;&#x7684;&#x306E;&#x62E1;&#x5F35;&#x30A4;&#x30EB;&#x30DF;&#x30CD;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x671F;&#x9593;&#x306E;&#x6587;&#x8108;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x5E83;&#x304F;&#x9069;&#x7528;&#x53EF;&#x80FD;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304B;&#x3089;&#x3001;&#x30D0;&#x30C3;&#x30C6;&#x30EA;&#x99C6;&#x52D5;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x3092;&#x6392;&#x9664;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x30EF;&#x30A4;&#x30E4;&#x30EC;&#x30B9;&#x5171;&#x632F;RF&#x30D1;&#x30EF;&#x30FC;&#xB7;&#x30EA;&#x30F3;&#x30AF;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x3001;&#x30A2;&#x30EB;&#x30B4;&#x30EA;&#x30BA;&#x30E0;&#x7684;&#x306B;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30FC;&#x30E9;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;1&#x3064;&#x4EE5;&#x4E0A;headborne LED&#x3092;&#x5236;&#x5FA1;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x30A2;&#x30C0;&#x30D7;&#x30C6;&#x30A3;&#x30D6;&#x30B9;&#x30FC;&#x30D1;&#x30FC;&#x30AD;&#x30E3;&#x30D1;&#x30B7;&#x30BF;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306B;&#x30A8;&#x30CD;&#x30EB;&#x30AE;&#x30FC;&#x3092;&#x84C4;&#x7A4D;&#x3059;&#x308B;&#x96FB;&#x529B;&#x3092;&#x53D7;&#x3051;&#x53D6;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x308B;2&#x30B0;&#x30E9;&#x30E0;&#x306E;&#x91CD;&#x91CF;&#x3092;&#x91CF;&#x308B;headborne&#x88C5;&#x7F6E;&#x3092;&#x958B;&#x767A;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306F;&#x3001;&#x5B9A;&#x5E38;&#x72B6;&#x614B;&#x3067;&#x306F;&#x3001;LED&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30D0;&#x30FC;&#x30B9;&#x30C8;&#x3067;4.3 W&#x306E;&#x96FB;&#x529B;&#x306E;&#x7D04;2 W&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x307E;&#x305F;&#x3001;&#x30D9;&#x30FC;&#x30B9;headborne&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306B;&#x8FFD;&#x52A0;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x30EA;&#x30A2;&#x30EB;&#x30BF;&#x30A4;&#x30E0;&#x5149;&#x914D;&#x4FE1;&#x30D7;&#x30ED;&#x30C8;&#x30B3;&#x30EB;&#x306E;&#x66F4;&#x65B0;&#x304C;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x306A;&#x308A;&#x3001;&#x30AA;&#x30D7;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306E;&#x7121;&#x7DDA;&#x9001;&#x53D7;&#x4FE1;&#x30E2;&#x30B8;&#x30E5;&#x30FC;&#x30EB;&#xFF08;1 g&#xFF09;&#x3092;&#x63D0;&#x793A;&#x3057;&#x3001;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306E;&#x6570;&#x5341;&#x306F;&#x3001;1&#x53F0;&#x306E;&#x30B3;&#x30F3;&#x30D4;&#x30E5;&#x30FC;&#x30BF;&#x304B;&#x3089;&#x540C;&#x6642;&#x306B;&#x5236;&#x5FA1;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;&#x30EF;&#x30A4;&#x30E4;&#x30EC;&#x30B9;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x306E;&#x52D5;&#x304D;&#x306E;&#x76AE;&#x8CEA;&#x5236;&#x5FA1;&#x3092;&#x99C6;&#x52D5;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6280;&#x8853;&#x306E;&#x4F7F;&#x7528;&#x3092;&#x793A;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30C7;&#x30D0;&#x30A4;&#x30B9;&#x306F;&#x3001;&#x751F;&#x7269;&#x7684;&#x9632;&#x9664;&#x306E;&#x30E2;&#x30C0;&#x30EA;&#x30C6;&#x30A3;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x5149;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x81E8;&#x5E8A;&#x8D85;&#x7CBE;&#x5BC6;&#x795E;&#x7D4C;&#x88DC;&#x7DB4;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30D7;&#x30ED;&#x30C8;&#x30BF;&#x30A4;&#x30D7;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x6A5F;&#x80FD;&#x3059;&#x308B;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x304C;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x81EA;&#x7531;&#x306B;&#x884C;&#x52D5;&#x3059;&#x308B;&#x52D5;&#x7269;&#x306E;&#x5149;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30E9;&#x30EB;&#x5236;&#x5FA1;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x30EF;&#x30A4;&#x30E4;&#x30EC;&#x30B9;&#x4F9B;&#x7D66;&#x53CA;&#x3073;&#x5236;&#x5FA1;&#x88C5;&#x7F6E;

Optogenetics, &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xD558; &#xACE0; in vivo &#xBC0F; &#xCCB4; &#xC678;, &#xC2E0;&#xACBD; &#xB124;&#xD2B8;&#xC6CC;&#xD06C; &#xB0B4;&#xC758; &#xD2B9;&#xC815; &#xB274;&#xB7F0; &#xD615;&#xC2DD;&#xC744; &#xCE68;&#xBB35;&#xC744; &#xBE5B;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xAC8C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC6A9;&#xB7C9; &#xC5BC;&#xB9C8;&#xB098; &#xC815;&#xC758; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD68C;&#xB85C; &#xC815;&#xC0C1;&#xACFC; &#xBCD1; &#xC801;&#xC778; &#xB1CC; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC5D0; &#xAE30;&#xC5EC; &#xD558;&#xB294; &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xC774;&#xD574; &#xD558;&#xB294; &#xD601;&#xBA85;. &#xC77C;&#xBC18;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C;, &#xAE68;&#xC5B4; &#xC788;&#xB294; &#xB3D9;&#xC791; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC6D0;&#xACA9; &#xB808;&#xC774;&#xC800;&#xC5D0; &#xB2FF;&#xB294; &#xACF3;&#xC5D0; &#xB1CC;&#xC5D0; &#xAD11;&#xC12C;&#xC720;&#xB97C; &#xC0BD;&#xC785; &#xD558; &#xC5EC; &#xB610;&#xB294; &#xC6D0;&#xACA9; &#xC804;&#xC6D0;&#xC5D0; &#xB2FF;&#xB294; &#xC774;&#xC2DD;&#xB41C; &#xB77C;&#xC774;&#xD2B8;-&#xBC1C;&#xAD11; &#xB2E4;&#xC774;&#xC624;&#xB4DC; (LED)&#xB97C; &#xD65C;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xC218;&#xD589; &#xB429;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC644;&#xC804;&#xD788; &#xBB34;&#xC120; &#xC2DC;&#xC2A4;&#xD15C;&#xC744; &#xC5B4;&#xB514;&#xB294; &#xC2E4;&#xC6A9;&#xC801;, &#xC624;&#xB79C; &#xAE30;&#xAC04; tethering&#xACFC; &#xB192;&#xC740; &#xCC98;&#xB9AC;&#xB7C9; &#xC2E4;&#xD5D8; &#xC9C0;&#xC6D0; &#xB610;&#xD55C; &#xB9CC;&#xC131; &#xB610;&#xB294; &#xACBD;&#xB3C4; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC744; &#xD5C8;&#xC6A9; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xADF8;&#xB7EC;&#xB098;, &#xC885;&#xC885; &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC6D0;&#xD558;&#xB294; &#xD655;&#xC7A5;&#xB41C; &#xC870;&#xBA85; &#xAE30;&#xAC04;&#xC758; &#xB9E5;&#xB77D;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD2B9;&#xD788; &#xAD11;&#xC6D0; (Led, &#xB808;&#xC774;&#xC800;), &#xACE0; &#xC804;&#xB825; &#xC694;&#xAD6C; &#xC0AC;&#xD56D;&#xC744; &#xAD11;&#xBC94;&#xC704; &#xD558; &#xAC8C; &#xC801;&#xC6A9; &#xB418; &#xACE0; &#xBC30;&#xD130;&#xB9AC; &#xC804;&#xC6D0; &#xACF5;&#xAE09; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC744; &#xAC78;&#xB85C; &#xD558;&#xACA0;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. 2 &#xC138;&#xB300; &#xBB34;&#xC120;&#xC73C;&#xB85C; &#xBC1B;&#xC744; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xBB34;&#xAC8C;&#xB294; headborne &#xC7A5;&#xCE58;&#xB97C; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC804;&#xC6D0; &#xACF5; &#xC9C4; RF &#xD30C;&#xC6CC; &#xB9C1;&#xD06C;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBC0F; &#xB9C8;&#xC774;&#xD06C;&#xB85C;&#xCEE8;&#xD2B8;&#xB864;&#xB7EC;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xD558;&#xB098; &#xC774;&#xC0C1;&#xC758; headborne Led&#xB97C; &#xC81C;&#xC5B4;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xC54C;&#xACE0;&#xB9AC;&#xC998; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC73C;&#xB85C; &#xD558;&#xB294; &#xC801;&#xC751;&#xD615; &#xC804;&#xD574;&#xC9C8; &#xD68C;&#xB85C;&#xC5D0; &#xC5D0;&#xB108;&#xC9C0;&#xB97C; &#xC800;&#xC7A5; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC7A5;&#xCE58; &#xC548;&#xC815; &#xC0C1;&#xD0DC; &#xBC0F; &#xBC84;&#xC2A4;&#xD2B8;&#xC5D0;&#xC11C; 4.3 W Led&#xB97C; &#xC804;&#xC6D0; 2 W &#xC57D;&#xC744; &#xC81C;&#xACF5;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xB610;&#xD55C; &#xC120;&#xD0DD;&#xC801; &#xB77C;&#xB514;&#xC624; &#xD2B8;&#xB79C;&#xC2DC;&#xBC84; &#xBAA8;&#xB4C8; (1 g)&#xC744; &#xC81C;&#xC2DC; &#xD558;&#xB294;, &#xAE30;&#xBCF8; headborne &#xC7A5;&#xCE58;&#xB97C; &#xCD94;&#xAC00;&#xD560; &#xB54C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xBA74; &#xBE5B; &#xBC30;&#xB2EC; &#xD504;&#xB85C;&#xD1A0;&#xCF5C;;&#xC758; &#xC2E4;&#xC2DC;&#xAC04; &#xC5C5;&#xB370;&#xC774;&#xD2B8; &#xC218;&#xC2ED; &#xAC1C;&#xC758; &#xC7A5;&#xCE58; &#xD55C; &#xCEF4;&#xD4E8;&#xD130;&#xC5D0;&#xC11C; &#xB3D9;&#xC2DC;&#xC5D0; &#xC81C;&#xC5B4;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC950;&#xC5D0; &#xC788;&#xB294; &#xC6B4;&#xB3D9;&#xC758; &#xB300;&#xB1CC; &#xD53C; &#xC9C8;&#xC758; &#xC81C;&#xC5B4;&#xB97C; &#xB4DC;&#xB77C;&#xC774;&#xBE0C; &#xBB34;&#xC120; &#xAE30;&#xC220; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBCF4;&#xC5EC; &#xC90D;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xC18C;&#xC790;&#xB294; &#xC784;&#xC0C1; &#xACE0;&#xC815;&#xD615; &#xC2E0;&#xACBD; &#xBCF4; &#xCCA0;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC0DD;&#xBB3C; &#xD559;&#xC801; &#xC81C;&#xC5B4; &#xC591;&#xC2DD; &#xC801;&#xC784;&#xC73C;&#xB85C; &#xBE5B;&#xC744; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558;&#xB294; &#xD504;&#xB85C;&#xD1A0; &#xD0C0;&#xC785;&#xC73C;&#xB85C; &#xC81C;&#xACF5;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB2E4;.

&#xC790;&#xC720;&#xB86D;&#xAC8C; &#xD589;&#xB3D9; &#xD558; &#xACE0; &#xB3D9;&#xBB3C;&#xC758; &#xAD11;&#xD559; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC81C;&#xC5B4;&#xB97C; &#xC704;&#xD55C; &#xBB34;&#xC120; &#xC804;&#xC6D0; &#xACF5;&#xAE09; &#xBC0F; &#xC81C;&#xC5B4; &#xC7A5;&#xCE58;.

Optogen&#xE9;tica, la capacidad de utilizar la luz para activar y silenciar a los tipos espec&#xED;ficos de neuronas en las redes neuronales in vivo e in vitro, est&#xE1; revolucionando la capacidad de los neurocient&#xED;ficos a entender c&#xF3;mo se definen los elementos del circuito neural contribuir a las funciones cerebrales normales y patol&#xF3;gicas. Por lo general, los experimentos se llevan a cabo despierta comportan mediante la inserci&#xF3;n de una fibra &#xF3;ptica en el cerebro, atado a un l&#xE1;ser de distancia, o mediante la utilizaci&#xF3;n de un implante diodo emisor de luz (LED), atado a una fuente de energ&#xED;a a distancia. Un sistema totalmente inal&#xE1;mbrico permitir&#xED;a a los experimentos cr&#xF3;nicos o longitudinal en la inmovilizaci&#xF3;n de larga duraci&#xF3;n no es pr&#xE1;ctico, y tambi&#xE9;n apoyar&#xED;a la experimentaci&#xF3;n de alto rendimiento. Sin embargo, los requisitos de alta potencia de las fuentes de luz (LED, l&#xE1;ser), especialmente en el contexto de los per&#xED;odos prolongados de iluminaci&#xF3;n deseados a menudo en los experimentos, se opone a que funcionan con bater&#xED;as enfoques de ser ampliamente aplicables. Hemos desarrollado un dispositivo de pesaje headborne de 2 g inal&#xE1;mbrica capaz de recibir el poder mediante un enlace de potencia de RF resonante y almacenar la energ&#xED;a en un circuito de adaptaci&#xF3;n supercapacitor, que mediante algoritmos puede controlar uno o m&#xE1;s LED headborne a trav&#xE9;s de un microcontrolador. El dispositivo puede entregar aproximadamente 2 W de potencia de los LEDs de estado estacionario, y 4,3 W en r&#xE1;fagas. Se presenta tambi&#xE9;n un m&#xF3;dulo de transceptor de radio opcional (1 g), que, cuando se a&#xF1;ade al dispositivo de la base headborne, permite en tiempo real la actualizaci&#xF3;n de los protocolos de entrega de luz; docenas de dispositivos pueden ser controlados simult&#xE1;neamente por un mismo equipo. Se demuestra el uso de la tecnolog&#xED;a para impulsar de forma inal&#xE1;mbrica de control cortical del movimiento en los ratones. Estos dispositivos pueden servir como modelos para cl&#xED;nicas ultra-precisas pr&#xF3;tesis neuronales que utilizan la luz como la modalidad del control biol&#xF3;gico.

Un dispositivo de forma inal&#xE1;mbrica alimentados y controlados por control neural de la &#xF3;ptica libremente-se comportan los animales

&#x8840;&#x6DB2;&#x6C27;&#x5408;&#x6C34;&#x5E73;&#x4F9D;&#x8D56; &#xFF08;&#x7C97;&#x4F53;&#xFF09; &#x4FE1;&#x53F7;&#x7528;&#x4F5C;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x529F;&#x80FD;&#x6027;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF; &#xFF08;fMRI&#xFF09; &#x7684;&#x57FA;&#x7840;&#x3002;&#x5C5E;&#x6027;&#x7684;&#x5927;&#x80C6;&#xFF0C;&#x5982;&#x5982;&#x4F55;&#x7EBF;&#x6027;&#x5B83;&#x7684;&#x53CD;&#x5E94;&#x662F;&#x4FE1;&#x53F7;&#x7684;&#x5BF9;&#x611F;&#x5B98;&#x7684;&#x523A;&#x6FC0;&#xFF0C;&#x77E5;&#x8BC6;&#x662F;&#x4FE1;&#x53F7;&#x7684;&#x5FC5;&#x4E0D;&#x53EF;&#x5C11;&#x7684;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x548C;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x7684;&#x89E3;&#x91CA;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x5408;&#x5E76;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x7C7B;&#x578B;&#x548C;&#x7279;&#x5B9A;&#x4E8E;&#x7AD9;&#x70B9;&#x7684;&#x56E0;&#x679C;&#x63A7;&#x5236;&#x5149;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x548C;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF; (&#x5149;&#x7535;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#xFF09; &#x5C0F;&#x9F20;&#x6D4B;&#x8BD5;&#x7EBF;&#x6027;&#x5EA6;&#x7684;&#x5927;&#x80C6;&#x4FE1;&#x53F7;&#x9A71;&#x52A8;&#x672C;&#x5730;&#x8BF1;&#x53D1;&#x7684;&#x5174;&#x594B;&#x6027;&#x6D3B;&#x52A8;&#x6240;&#x63D0;&#x4F9B;&#x7684;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x91C7;&#x7528;&#x9AD8;&#x5206;&#x8FA8;&#x7387;&#x9F20;&#x6807;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#x5728; 9.4 &#x7279;&#x65AF;&#x62C9;&#x6D4B;&#x91CF;&#x7684;&#x5927;&#x80C6;&#x7684;&#x54CD;&#x5E94;&#x548C;&#x80DE;&#x5916;&#x7684;&#x7535;&#x751F;&#x7406;&#x5F55;&#x97F3;&#x6765;&#x8861;&#x91CF;&#x5BF9;&#x5355;&#x80A1;&#x3001; &#x591A;&#x5355;&#x5143;&#x548C;&#x5F53;&#x5730;&#x7684;&#x73B0;&#x573A;&#x6F5C;&#x5728;&#x6D3B;&#x52A8;&#x523A;&#x6FC0;&#x7684;&#x5F71;&#x54CD;&#x3002;&#x4E94;&#x5C42;&#x76AE;&#x5C42;&#x9525;&#x4F53;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x5149;&#x9A71;&#x52A8;&#x7684;&#x523A;&#x6FC0;&#x5BFC;&#x81F4;&#x523A;&#x6FC0;&#x73B0;&#x573A;&#x7684;&#x5730;&#x65B9;&#x5927;&#x80C6;&#x79EF;&#x6781;&#x7684;&#x54CD;&#x5E94;&#x3002;&#x4E0E;&#x7EBF;&#x6027;&#x53D8;&#x6362;&#x6A21;&#x578B;&#x76F8;&#x4E00;&#x81F4;&#xFF0C;&#x8FD9;&#x5730;&#x65B9;&#x63A8;&#x52A8;&#x5927;&#x80C6;&#x7684;&#x54CD;&#x5E94;&#x6C42;&#x548C;&#x5BC6;&#x706B;&#x8F66;&#x523A;&#x6FC0;&#x7684;&#x56DE;&#x5E94;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x5C5E;&#x6027;&#x90FD;&#x76F8;&#x5F53;&#x4E8E;&#x901A;&#x8FC7;&#x9A7E;&#x9A76;&#x76AE;&#x5C42;&#x6D3B;&#x52A8;&#x7684; multisynaptic &#x65B9;&#x6CD5;&#x751F;&#x6210;&#x7684;&#x89E6;&#x89C9;&#x7684;&#x611F;&#x5B98;&#x523A;&#x6FC0;&#x548C;&#x7535;&#x751F;&#x7406;&#x63AA;&#x65BD;&#x7684;&#x5E73;&#x884C;&#x7684;&#x53D8;&#x5316;&#x54CD;&#x5E94;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x7ED3;&#x679C;&#x8BF4;&#x660E;&#x5149;&#x7535;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#x65B9;&#x6CD5;&#x7684;&#x6F5C;&#x529B;&#xFF0C;&#x5E76;&#x52A0;&#x5F3A;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x8111;&#x529F;&#x80FD;&#x6210;&#x50CF; &mdash; &mdash; &#x5230;&#x7B2C;&#x4E00;&#x6B21;&#x903C;&#x8FD1; &mdash; &mdash; &#x5927;&#x80C6;&#x7684;&#x54CD;&#x5E94;&#x8DDF;&#x8E2A;&#x672C;&#x5730;&#x795E;&#x7ECF;&#x6D3B;&#x52A8;&#x6C34;&#x5E73;&#x7684;&#x5173;&#x952E;&#x5047;&#x8BBE;&#x3002;

&#x901A;&#x8FC7;&#x5149;&#x5B66;&#x63A7;&#x5236;&#x76AE;&#x5C42;&#x9525;&#x4F53;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x529F;&#x80FD;&#x78C1;&#x5171;&#x632F;&#x6210;&#x50CF;&#x53CD;&#x5E94;&#x65F6;&#x95F4;&#x7EBF;&#x6027;&#x7684;&#x8868;&#x5F81;&#x3002;

The blood oxygenation level-dependent (BOLD) signal serves as the basis for human functional MRI (fMRI). Knowledge of the properties of the BOLD signal, such as how linear its response is to sensory stimuli, is essential for the design and interpretation of fMRI experiments. Here, we combined the cell-type and site-specific causal control provided by optogenetics and fMRI (opto-fMRI) in mice to test the linearity of BOLD signals driven by locally induced excitatory activity. We employed high-resolution mouse fMRI at 9.4 tesla to measure the BOLD response, and extracellular electrophysiological recordings to measure the effects of stimulation on single unit, multiunit, and local field potential activity. Optically driven stimulation of layer V neocortical pyramidal neurons resulted in a positive local BOLD response at the stimulated site. Consistent with a linear transform model, this locally driven BOLD response summated in response to closely spaced trains of stimulation. These properties were equivalent to responses generated through the multisynaptic method of driving neocortical activity by tactile sensory stimulation, and paralleled changes in electrophysiological measures. These results illustrate the potential of the opto-fMRI method and reinforce the critical assumption of human functional neuroimaging that--to first approximation--the BOLD response tracks local neural activity levels.

Characterization of the functional MRI response temporal linearity via optical control of neocortical pyramidal neurons.

L&#x26;#39;oxyg&#xE9;nation du sang en fonction du niveau (BOLD) du signal sert de base &#xE0; l&#x26;#39;alimentation humaine IRM fonctionnelle (IRMf). La connaissance des propri&#xE9;t&#xE9;s du signal BOLD, tels que la fa&#xE7;on dont sa r&#xE9;ponse est lin&#xE9;aire &#xE0; des stimuli sensoriels, est essentielle pour la conception et l&#x26;#39;interpr&#xE9;tation des exp&#xE9;riences IRMf. Ici, nous avons combin&#xE9; la cellule-type et le site sp&#xE9;cifique de contr&#xF4;le de causalit&#xE9; fournies par optog&#xE9;n&#xE9;tique et IRMf (opto-IRMf) chez la souris pour tester la lin&#xE9;arit&#xE9; des signaux BOLD entra&#xEE;n&#xE9;es par l&#x26;#39;activit&#xE9; excitatrice localement induite. Nous avons utilis&#xE9; l&#x26;#39;IRMf souris &#xE0; haute r&#xE9;solution &#xE0; 9,4 tesla pour mesurer la r&#xE9;ponse BOLD, et extracellulaires des enregistrements &#xE9;lectrophysiologiques pour mesurer les effets de la stimulation sur une seule unit&#xE9;, plusieurs unit&#xE9;s, et activit&#xE9;s sur le terrain le potentiel local. La stimulation optique conduit de la couche V du n&#xE9;ocortex neurones pyramidaux donn&#xE9; lieu &#xE0; une r&#xE9;ponse positive BOLD locale sur le site stimul&#xE9;. Conform&#xE9;ment &#xE0; un mod&#xE8;le de transformation lin&#xE9;aire, cette r&#xE9;ponse anim&#xE9;s localement BOLD somm&#xE9; en r&#xE9;ponse &#xE0; des trains rapproch&#xE9;es de la stimulation. Ces propri&#xE9;t&#xE9;s sont &#xE9;quivalentes &#xE0; des r&#xE9;ponses g&#xE9;n&#xE9;r&#xE9;es par la m&#xE9;thode multisynaptic l&#x26;#39;activit&#xE9; de conduite n&#xE9;ocorticale par une stimulation sensorielle tactile, et les changements en parall&#xE8;le &#xE0; des mesures &#xE9;lectrophysiologiques. Ces r&#xE9;sultats illustrent le potentiel de la m&#xE9;thode opto-IRMf et de renforcer l&#x26;#39;hypoth&#xE8;se critique de la neuroimagerie fonctionnelle de l&#x26;#39;homme qui - en premi&#xE8;re approximation - la r&#xE9;ponse BOLD suit locales niveaux d&#x26;#39;activit&#xE9; de neurones.

Caract&#xE9;risation de la lin&#xE9;arit&#xE9; de la r&#xE9;ponse IRM fonctionnelle temporelle Via contr&#xF4;le optique de n&#xE9;ocorticaux neurones pyramidaux

Das Blut Sauerstoffversorgung Ebene-abh&auml;ngige (BOLD) Signal dient als Grundlage f&uuml;r menschliche funktionelle MRT (fMRT). Kenntnisse &uuml;ber die Eigenschaften des BOLD-Signals, wie seine Reaktion auf sensorische Reize, wie linear ist unerl&auml;sslich f&uuml;r die Planung und Auslegung von fMRI-Experimenten. Hier zusammengefasst haben wir, die Art von Zelle und standortspezifische kausale Steuerelement bereitgestellt durch Optogenetics und fMRI (Opto-fMRT) in den M&auml;usen, die Linearit&auml;t der Fette Signale angetrieben durch lokal induzierte exzitatorischen Aktivit&auml;t zu testen. Wir besch&auml;ftigten hochaufl&ouml;senden Maus fMRI bei 9,4 Tesla zur Messung der BOLD-Antwort und extrazellul&auml;re elektrophysiologische Aufnahmen, die Auswirkungen der Stimulation auf Einheit, Multiunit und lokales Feld potentieller Aktivit&auml;t zu messen. Optisch angetriebenen Stimulation der Schicht V neokortikalen pyramidenf&ouml;rmigen Nervenzellen f&uuml;hrten lokale Fett positiv am Standort gef&ouml;rdert. In &Uuml;bereinstimmung mit einer linearen Transformation-Modell, summiert diese lokal gesteuerte BOLD-Antwort als Antwort auf eng beieinander Z&uuml;ge der Stimulation. Diese Eigenschaften wurden Antworten generiert &uuml;ber die multisynaptischen-Methode des Fahrens neokortikalen Aktivit&auml;t durch taktile, sensorische Stimulation und parallelgeschalteten &Auml;nderungen in elektrophysiologische Ma&szlig;nahmen entspricht. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial der Opto-fMRI-Methode und die kritische Annahme der menschlichen funktionelle Neuroimaging, dass--erste Ann&auml;herung--verfolgt die BOLD-Antwort lokalen neuronalen Aktivit&auml;t verst&auml;rken.

Charakterisierung der funktionelle MRI Antwort zeitliche Linearit&auml;t &uuml;ber optische Kontrolle der neokortikalen pyramidale Neuronen.

Il segnale di sangue ossigenazione dipendente dal livello (BOLD) serve come base per umano MRI funzionale (fMRI). Conoscenza delle propriet&agrave; del segnale BOLD, ad esempio come lineare &egrave; la risposta a stimoli sensoriali, &egrave; essenziale per la progettazione e l&#39;interpretazione di fMRI esperimenti. Qui, abbiamo combinato il tipo di cella e site-specific controllo causale fornito da Optogenetica e fMRI (opto-fMRI) nei topi per testare la linearit&agrave; dei segnali grassetto guidato da attivit&agrave; eccitatoria localmente indotta. Abbiamo impiegato fMRI mouse ad alta risoluzione a 9,4 tesla per misurare la risposta BOLD ed extracellulare registrazioni elettrofisiologiche per misurare gli effetti della stimolazione su singola unit&agrave;, multiunit e attivit&agrave; potenziali di campo locale. Otticamente guidata stimolazione dei neuroni pyramidal neocortical strato V ha provocato una positiva risposta BOLD locale presso il sito stimolata. Coerente con un modello di trasformazione lineare, questa risposta BOLD localmente guidata relazione sommate in risposta ai treni strettamente spaziati di stimolazione. Queste propriet&agrave; erano equivalenti alle risposte generate tramite il metodo multisynaptic di guida neocorticale attivit&agrave; di stimolazione sensoriale tattile e parallelo modifiche nelle misure elettrofisiologiche. Questi risultati illustrano le potenzialit&agrave; del metodo opto-fMRI e rafforzano l&#39;ipotesi critica di neuroimaging funzionale umano che - in prima approssimazione - la risposta BOLD tracce livelli locali attivit&agrave; neurale.

Caratterizzazione della functional MRI risposta temporale linearit&agrave; tramite controllo ottico dei neuroni corticali piramidali.

&#x8840;&#x6DB2;&#x306E;&#x9178;&#x7D20;&#x5316;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x4F9D;&#x5B58;&#xFF08;BOLD&#xFF09;&#x4FE1;&#x53F7;&#x306F;&#x3001;&#x4EBA;&#x9593;&#x306E;&#x6A5F;&#x80FD;&#x7684;MRI&#xFF08;fMRI&#xFF09;&#x306E;&#x57FA;&#x790E;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x306E;&#x5F79;&#x5272;&#x3092;&#x679C;&#x305F;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x305D;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;&#x304C;&#x611F;&#x899A;&#x523A;&#x6FC0;&#x306B;&#x3069;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306B;&#x7DDA;&#x5F62;&#x3068;&#x3057;&#x3066;BOLD&#x4FE1;&#x53F7;&#x306E;&#x7279;&#x6027;&#x306E;&#x77E5;&#x8B58;&#x3067;&#x306F;&#x3001;fMRI&#x306E;&#x5B9F;&#x9A13;&#x8A08;&#x753B;&#x6CD5;&#x3068;&#x89E3;&#x91C8;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4E0D;&#x53EF;&#x6B20;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x578B;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EB;&#x306B;&#x8A98;&#x767A;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x8208;&#x596E;&#x6027;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x99C6;&#x52D5;&#x3055;&#x308C;&#x308B;BOLD&#x4FE1;&#x53F7;&#x306E;&#x76F4;&#x7DDA;&#x6027;&#x3092;&#x30C6;&#x30B9;&#x30C8;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x306E;optogenetics&#x3068;fMRI&#xFF08;&#x30AA;&#x30D7;&#x30C8;fMRI&#x306E;&#xFF09;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x30B5;&#x30A4;&#x30C8;&#x56FA;&#x6709;&#x306E;&#x56E0;&#x679C;&#x95A2;&#x4FC2;&#x306E;&#x30B3;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30FC;&#x30EB;&#x3092;&#x7D44;&#x307F;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;&#x5358;&#x4E00;&#x306E;&#x30E6;&#x30CB;&#x30C3;&#x30C8;&#x3001;&#x30DE;&#x30EB;&#x30C1;&#x30E6;&#x30CB;&#x30C3;&#x30C8;&#x3001;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EB;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30EB;&#x30C9;&#x30DD;&#x30C6;&#x30F3;&#x30B7;&#x30E3;&#x30EB;&#x306E;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306B;&#x523A;&#x6FC0;&#x306E;&#x52B9;&#x679C;&#x3092;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306E;BOLD&#x5FDC;&#x7B54;&#x3001;&#x7D30;&#x80DE;&#x5916;&#x96FB;&#x6C17;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x8A18;&#x9332;&#x3092;&#x6E2C;&#x5B9A;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;9.4&#x30C6;&#x30B9;&#x30E9;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x9AD8;&#x89E3;&#x50CF;&#x5EA6;&#x306E;&#x30DE;&#x30A6;&#x30B9;&#x306E;fMRI&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x3002; V&#x5C64;&#x76AE;&#x8CEA;&#x9310;&#x4F53;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x5149;&#x5B66;&#x7684;&#x306B;&#x99C6;&#x52D5;&#x3055;&#x308C;&#x308B;&#x523A;&#x6FC0;&#x306F;&#x3001;&#x523A;&#x6FC0;&#x90E8;&#x4F4D;&#x306B;&#x304A;&#x3051;&#x308B;&#x6B63;&#x306E;&#x30ED;&#x30FC;&#x30AB;&#x30EB;BOLD&#x5FDC;&#x7B54;&#x3092;&#x3082;&#x305F;&#x3089;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x7DDA;&#x5F62;&#x5909;&#x63DB;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x523A;&#x6FC0;&#x306E;&#x5BC6;&#x63A5;&#x306B;&#x9593;&#x9694;&#x306E;&#x5217;&#x8ECA;&#x306B;&#x5BFE;&#x5FDC;&#x3057;&#x3066;summated&#x3053;&#x306E;&#x5C40;&#x6240;&#x7684;&#x306B;&#x99C6;&#x52D5;&#x3059;&#x308B;BOLD&#x5FDC;&#x7B54;&#x3068;&#x4E00;&#x81F4;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30D7;&#x30ED;&#x30D1;&#x30C6;&#x30A3;&#x306F;&#x3001;&#x89E6;&#x899A;&#x611F;&#x899A;&#x523A;&#x6FC0;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x5927;&#x8133;&#x76AE;&#x8CEA;&#x6D3B;&#x52D5;&#x3092;&#x99C6;&#x52D5;&#x3059;&#x308B;&#x306E;multisynaptic&#x65B9;&#x6CD5;&#x3001;&#x304A;&#x3088;&#x3073;&#x96FB;&#x6C17;&#x751F;&#x7406;&#x5B66;&#x7684;&#x63AA;&#x7F6E;&#x306E;&#x4E26;&#x5217;&#x5909;&#x5316;&#x3092;&#x4ECB;&#x3057;&#x3066;&#x751F;&#x6210;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x5FDC;&#x7B54;&#x3068;&#x540C;&#x7B49;&#x3067;&#x3042;&#x3063;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x7D50;&#x679C;&#x306F;&#x3001;&#x5149;fMRI&#x306E;&#x65B9;&#x6CD5;&#x306E;&#x53EF;&#x80FD;&#x6027;&#x3092;&#x8AAC;&#x660E;&#x3059;&#x308B;&#x3068;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x4EBA;&#x9593;&#x306E;&#x8133;&#x6A5F;&#x80FD;&#x30A4;&#x30E1;&#x30FC;&#x30B8;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x8A66;&#x307F;&#x306E;&#x91CD;&#x8981;&#x306A;&#x524D;&#x63D0;&#x5F37;&#x5316; - &#x7B2C;&#x4E00;&#x6B21;&#x8FD1;&#x4F3C;&#x3078; -  BOLD&#x5FDC;&#x7B54;&#x306F;&#x5C40;&#x6240;&#x795E;&#x7D4C;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306E;&#x6D3B;&#x52D5;&#x30EC;&#x30D9;&#x30EB;&#x3092;&#x8FFD;&#x8DE1;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x5927;&#x8133;&#x65B0;&#x76AE;&#x8CEA;&#x9310;&#x4F53;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x5149;&#x5236;&#x5FA1;&#x7D4C;&#x7531;&#x3067;&#x6A5F;&#x80FD;&#x7684;MRI&#x306E;&#x5FDC;&#x7B54;&#x6642;&#x9593;&#x7684;&#x76F4;&#x7DDA;&#x6027;&#x306E;&#x7279;&#x6027;&#x8A55;&#x4FA1;

&#xD608;&#xC561; &#xC0B0;&#xC18C; &#xC218;&#xC900;&#xC5D0; &#xB530;&#xB77C; &#xB2E4;&#xB985;&#xB2C8;&#xB2E4; (BOLD) &#xC2E0;&#xD638; &#xC5ED;&#xD560;&#xC744; &#xAE30;&#xC900;&#xC73C;&#xB85C; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC801; MRI (fMRI). &#xC5B4;&#xB5BB;&#xAC8C; &#xC120;&#xD615; &#xC751;&#xB2F5; &#xAC10;&#xAC01; &#xC790;&#xADF9; &#xD558;&#xB294; &#xB4F1; &#xB300;&#xB2F4;&#xD55C; &#xC2E0;&#xD638; &#xC18D;&#xC131;&#xC758; &#xAE30;&#xC220; &#xC124;&#xACC4; &#xBC0F; &#xD574;&#xC11D;&#xC758; fMRI &#xC2E4;&#xD5D8;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xD544;&#xC218;&#xC801;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC5EC;&#xAE30;, &#xC6B0;&#xB9AC;&#xAC00; &#xACB0;&#xD569; &#xC140; &#xD615;&#xC2DD; &#xBC0F; &#xC0AC;&#xC774;&#xD2B8;&#xBCC4; &#xC778;&#xACFC; &#xCEE8;&#xD2B8;&#xB864; optogenetics&#xC640; &#xB85C;&#xCEEC; &#xC720;&#xB3C4; &#xD765;&#xBD84; &#xC131;&#xC758; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xD798;&#xC785;&#xC5B4; &#xB300;&#xB2F4;&#xD55C; &#xC2E0;&#xD638; &#xC120;&#xD615;&#xC131;&#xC744; &#xD14C;&#xC2A4;&#xD2B8; &#xD558;&#xB294; &#xC950;&#xC5D0; &#xC788;&#xB294; fMRI (&#xC635; &#xD1A0;-fMRI)&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC81C;&#xACF5;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294; &#xB300;&#xB2F4;&#xD55C; &#xBC18;&#xC751;&#xACFC; &#xC138;&#xD3EC; &#xC678; electrophysiological &#xB179;&#xC74C; &#xB2E8;&#xC77C; &#xB2E8;&#xC704;, multiunit, &#xB85C;&#xCEEC; &#xD544;&#xB4DC; &#xC7A0;&#xC7AC;&#xC801;&#xC778; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC5D0; &#xC790;&#xADF9;&#xC758; &#xD6A8;&#xACFC; &#xCE21;&#xC815; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD574; &#xCE21;&#xC815; &#xD558; 9.4 &#xD14C;&#xC2AC;&#xB77C;&#xC5D0; &#xACE0;&#xD574;&#xC0C1;&#xB3C4; &#xB9C8;&#xC6B0;&#xC2A4; fMRI &#xACE0;&#xC6A9;. &#xB808;&#xC774;&#xC5B4; V neocortical &#xD53C;&#xB77C;&#xBBF8;&#xB4DC; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xAD11;&#xD559; &#xC81C;&#xC5B4; &#xC790;&#xADF9; &#xC790;&#xADF9;&#xB41C; &#xC0AC;&#xC774;&#xD2B8;&#xC5D0; &#xAE0D;&#xC815;&#xC801;&#xC778; &#xB85C;&#xCEEC; &#xAD75;&#xAC8C; &#xC751;&#xB2F5; &#xADC0;&#xCC29;&#xB418; &#xC5C8; &#xB2E4;. &#xC120;&#xD615; &#xBCC0;&#xD658; &#xBAA8;&#xB378; &#xC77C;&#xCE58;,&#xC774; &#xB85C;&#xCEEC; &#xC81C;&#xC5B4; &#xAD75;&#xAC8C; &#xC751;&#xB2F5; &#xC790;&#xADF9;&#xC758; &#xAC04;&#xACA9;&#xC774; &#xC5F4;&#xCC28;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC751;&#xB2F5;&#xC5D0;&#xC11C; summated. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xC18D;&#xC131;&#xC740; &#xD574;&#xB2F9; &#xC751;&#xB2F5; electrophysiological &#xCE21;&#xC815;&#xAC12;&#xC5D0; &#xBE44;&#xD560; &#xB370; &#xBCC0;&#xD654;&#xC640; &#xCD09;&#xAC01; &#xAC10;&#xAC01; &#xC790;&#xADF9;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC6B4;&#xC804; neocortical &#xD65C;&#xB3D9;&#xC758; multisynaptic &#xBA54;&#xC11C;&#xB4DC;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xC0DD;&#xC131; &#xD558;. &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xACB0;&#xACFC; &#xC635; &#xD1A0; fMRI &#xBC29;&#xBC95;&#xC758; &#xAC00;&#xB2A5;&#xC131;&#xC744; &#xC124;&#xBA85; &#xD558; &#xACE0; &#xAC15;&#xD654;--&#xCCAB;&#xBC88;&#xC9F8; &#xADFC;&#xC0AC;&#xCE58;&#xB97C; &#xAD75;&#xAC8C; &#xC751;&#xB2F5; &#xB85C;&#xCEEC; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD65C;&#xB3D9; &#xC218;&#xC900; &#xCD94;&#xC801; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC801;&#xC778; neuroimaging&#xC758; &#xC911;&#xC694; &#xD55C; &#xAC00;&#xC815;.

&#xAE30;&#xB2A5;&#xC801; MRI &#xC751;&#xB2F5; &#xC2DC;&#xAC04;&#xC801; &#xC120;&#xD615;&#xC131; neocortical &#xD53C;&#xB77C;&#xBBF8;&#xB4DC; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xAD11;&#xD559; &#xC81C;&#xC5B4;&#xB97C; &#xD1B5;&#xD574; &#xD2B9;&#xC131;&#xD654;.

El nivel de oxigenaci&#xF3;n de la sangre-dependiente (BOLD) de la se&#xF1;al sirve como base para el consumo humano resonancia magn&#xE9;tica funcional (fMRI). El conocimiento de las propiedades de la se&#xF1;al BOLD, como la forma lineal de su respuesta es a los est&#xED;mulos sensoriales, es esencial para el dise&#xF1;o e interpretaci&#xF3;n de los experimentos de resonancia magn&#xE9;tica funcional. En este caso, hemos combinado el tipo celular y el sitio espec&#xED;fico de control de causalidad proporcionada por optogen&#xE9;tica y la fMRI (resonancia magn&#xE9;tica funcional &#xF3;ptico) en ratones para probar la linealidad de las se&#xF1;ales BOLD impulsado por la actividad a nivel local inducida por excitaci&#xF3;n. Se emple&#xF3; resonancia magn&#xE9;tica funcional de alta resoluci&#xF3;n del rat&#xF3;n en el 9,4 tesla para medir la respuesta BOLD, y los registros electrofisiol&#xF3;gicos extracelulares para medir los efectos de la estimulaci&#xF3;n en la unidad, unidades m&#xFA;ltiples, y la actividad de campo de potencial local. La estimulaci&#xF3;n de la capa &#xF3;pticamente conducido V neuronas piramidales neocorticales dio lugar a una respuesta positiva locales BOLD en el sitio estimulado. De acuerdo con un modelo lineal de transformaci&#xF3;n, esta respuesta impulsada a nivel local BOLD sumaron en respuesta a los trenes de cerca espaciados de estimulaci&#xF3;n. Estas propiedades son equivalentes a las respuestas generadas por el m&#xE9;todo de multisin&#xE1;pticos de conducir la actividad neocortical por la estimulaci&#xF3;n sensorial t&#xE1;ctil, y los cambios paralelos en las medidas electrofisiol&#xF3;gicas. Estos resultados ilustran el potencial del m&#xE9;todo de resonancia magn&#xE9;tica funcional y opto-refuerzan la hip&#xF3;tesis fundamental de la neuroimagen funcional que humana - a una primera aproximaci&#xF3;n - la respuesta BOLD seguimiento de los niveles locales de la actividad neuronal.

Caracterizaci&#xF3;n de la respuesta funcional de linealidad temporal resonancia magn&#xE9;tica a trav&#xE9;s del control &#xF3;ptico de las neuronas piramidales neocorticales

&#x5927;&#x591A;&#x6570;&#x54FA;&#x4E73;&#x52A8;&#x7269; microRNA (&#x7C73;&#x5C14;) &#x57FA;&#x56E0;&#x9A7B;&#x7559;&#x5728;&#x86CB;&#x767D;&#x8D28;&#x7F16;&#x7801;&#x548C;&#x975E;&#x7F16;&#x7801;&#x57FA;&#x56E0;&#x7684;&#x5185;&#x542B;&#x5B50;&#xFF0C;&#x4F46;&#x534F;&#x8C03;&#x4E3B;&#x8981;&#x8C08;&#x8BDD;&#x5185;&#x5BB9;&#x52A0;&#x5DE5;&#x6210;&#x6210;&#x719F;&#x7C73;&#x5C14;&#x548C;&#x62FC;&#x63A5;&#x7684; mRNA &#x7684;&#x673A;&#x5236;&#x4E86;&#x89E3;&#x5F97;&#x5F88;&#x5C11;&#x3002;&#x9ED1;&#x8272;&#x7D20;&#x7624;&#x5165;&#x4FB5;&#x6291;&#x764C;&#x548C;&#x5E73;&#x53F7;&#x7A7A;&#x95F4;&#x7AD9;-211 &#x8868;&#x793A;&#x4ECE;&#x5185;&#x542B;&#x5B50; 6 &#x7684; melastatin &#x7684;&#x5206;&#x6790;&#x8868;&#x660E;&#xFF0C;&#x5FAE;&#x5904;&#x7406;&#x7684;&#x548C;&#x5E73;&#x53F7;&#x7A7A;&#x95F4;&#x7AD9; 211 &#x4FC3;&#x8FDB;&#x7684;&#x673A;&#x5236;&#xFF0C;&#x89C4;&#x5B9A;&#x4E09;&#x3001; &#x6838;&#x7CD6;&#x6838;&#x9178;&#x9176;&#x6D3B;&#x6027;&#x7684;&#x65D7;&#x5E1C;&#x62FC;&#x63A5;&#x7684;&#x5916;&#x663E;&#x5B50; 6-&#x5916;&#x663E;&#x5B50; 7 melastatin &#x4EA4;&#x754C;&#x5904;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x7A81;&#x53D8; 5&#39; &#x526A;&#x63A5;&#x7AD9;&#x70B9; (5&#39;SS)&#xFF0C;&#x4F46;&#x4E0D;&#x662F;&#x5728; 3&#39;SS&#x3001; &#x5206;&#x652F;&#x70B9;&#x6216;&#x5185;&#x542B;&#x5B50; polypyrimidine &#x9053; 6 &#x51CF;&#x5C11;&#x548C;&#x5E73;&#x53F7;&#x7A7A;&#x95F4;&#x7AD9; 211 &#x751F;&#x6E90;&#x4E0E;&#x5185;&#x542B;&#x5B50; 6&#xFF0C;&#x6307;&#x793A; 5&#39;SS &#x7684;&#x526A;&#x63A5;&#x627F;&#x8BA4;&#x4FC3;&#x8FDB;&#x5FAE;&#x5904;&#x7406;&#x7684;&#x548C;&#x5E73;&#x53F7;&#x7A7A;&#x95F4;&#x7AD9; 211 &#x65D7;&#x5E1C;&#x62DB;&#x52DF;&#x3002;&#x5C31;&#x5168;&#x7403;&#x800C;&#x8A00;&#xFF0C;&#x2477; U1 &#x7684;&#x526A;&#x63A5;&#x56E0;&#x5B50;&#x51CF;&#x5C11;&#x5185;&#x542B;&#x5B50;&#x7C73;&#x5C14;&#x8868;&#x8FBE;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x7684;&#x6570;&#x636E;&#x8868;&#x660E;&#x5FAE;&#x5904;&#x7406;&#x76F8;&#x4E92;&#x5408;&#x4F5C;&#x65B0;&#x578B;&#x548C;&#x62FC;&#x63A5;&#x6D3B;&#x52A8;&#x5728;&#x5185;&#x542B;&#x5B50;&#x7C73;&#x5C14;&#x8F68;&#x8FF9;&#xFF0C;&#x5E76;&#x8868;&#x660E;&#x526A;&#x63A5;&#x5927;&#x4F1A;&#x5F00;&#x59CB;&#x53EF;&#x80FD;&#x4FC3;&#x8FDB;&#x7684;&#x5185;&#x542B;&#x5B50; Mirna &#x5FAE;&#x5904;&#x7406;&#x3002;

&#x524D;&#x9988;&#x5FAE;&#x5904;&#x7406;&#x548C;&#x62FC;&#x63A5; microRNA &#x542B;&#x6709;&#x5185;&#x542B;&#x5B50;&#x7684;&#x6D3B;&#x52A8;&#x3002;

The majority of mammalian microRNA (miRNA) genes reside within introns of protein-encoding and non-coding genes, yet the mechanisms coordinating primary transcript processing into both mature miRNA and spliced mRNA are poorly understood. Analysis of melanoma invasion suppressor miR-211 expressed from intron 6 of melastatin revealed that microprocessing of miR-211 promotes splicing of the exon 6-exon 7 junction of melastatin by a mechanism requiring the RNase III activity of Drosha. Additionally, mutations in the 5' splice site (5'SS), but not in the 3'SS, branch point, or polypyrimidine tract of intron 6 reduced miR-211 biogenesis and Drosha recruitment to intron 6, indicating that 5'SS recognition by the spliceosome promotes microprocessing of miR-211. Globally, knockdown of U1 splicing factors reduced intronic miRNA expression. Our data demonstrate novel mutually-cooperative microprocessing and splicing activities at an intronic miRNA locus and suggest that the initiation of spliceosome assembly may promote microprocessing of intronic miRNAs.

Feed-forward microprocessing and splicing activities at a microRNA-containing intron.

La majorit&eacute; des g&egrave;nes mammif&egrave;res microARN (miARN) r&eacute;sidence dans les introns des g&egrave;nes de prot&eacute;ine-codage et de non-codage, mais les m&eacute;canismes de coordination traitement transcrit primaire dans les miARN mature et ARNm &eacute;piss&eacute; sont mal compris. Analyse de m&eacute;lanome invasion suppresseur miR-211 exprim&eacute;e de l&#39;intron 6 de melastatin a r&eacute;v&eacute;l&eacute; que micro-informatique de miR-211 favorise l&#39;&eacute;pissage de la jonction exon 6-exon 7 de melastatin par un m&eacute;canisme n&eacute;cessitant l&#39;activit&eacute; de la RNase III de Drosha. En outre, des mutations dans les 5&#39; splice site (SS 5&#39;), mais pas dans les 3&#39;SS, point de branchement ou tractus polypyrimidine de l&#39;intron 6 r&eacute;duit miR-211 biogen&egrave;se et Drosha recrutement d&#39;intron 6, indiquant que 5&#39;SS la reconnaissance par le spliceosome favorise la micro-informatique de miR-211. Dans le monde, d&eacute;fiant de U1 &eacute;pissage facteurs r&eacute;duit intronic miRNA expression. Nos donn&eacute;es d&eacute;montrent roman mutuellement coop&eacute;rative micro-informatique et &eacute;pissage activit&eacute;s &agrave; un locus de miRNA intronic et sugg&egrave;rent que l&#39;ouverture de l&#39;Assembl&eacute;e du splic&eacute;osome peut promouvoir la micro-informatique des miARN intronic.

Feed-forward micro-informatique et &eacute;pissage des activit&eacute;s &agrave; un intron contenant des micro-ARN.

Die Mehrheit der S&auml;ugetier-MicroRNA (MiRNA) Gene befinden sich in Introns Protein-Codierung und nicht-kodierenden Gene, aber die Mechanismen, die Koordinierung der prim&auml;ren Transkript Verarbeitung zu Reife MiRNA und gesplei&szlig;ten mRNA werden oft missverstanden. Analyse der Melanom Einmarsch Schutzbeschaltung MiR-211 ausgedr&uuml;ckt von Intron 6 des Melastatin ergab, welches von MiR-211 f&ouml;rdert Splei&szlig;en der Kreuzung Exon 6-Exon 7 des Melastatin durch ein System die RNase III-Aktivit&auml;t des Microprocessor Complex eingef&uuml;hrt. Zus&auml;tzlich Mutationen in der 5&#39; Splei&szlig;stelle Website (5&#39;SS.), aber nicht in der 3&#39;SS, Zweigpunkt oder Polypyrimidine-Darm-Trakt der Intron 6 reduziert MiR-211 Biogenese und Microprocessor Complex Anwerbung f&uuml;r Intron 6, darauf hinweist, dass 5&#39;SS Anerkennung durch das Spliceosom welches von MiR-211 f&ouml;rdert. Global, verringert Niederschlag von U1 Splei&szlig;en Faktoren verband intronic MiRNA Ausdruck. Unsere Daten zeigen neuartige gegenseitig-kooperative Mikroprozessor- und Splei&szlig;en Aktivit&auml;ten am ein verband intronic MiRNA-Locus und schlagen vor, da&szlig; die Einleitung der Spliceosom Assembly welches der verband intronic MiRNAs f&ouml;rdern kann.

Feed-Forward Mikroprozessor- und Splei&szlig;en Aktivit&auml;ten auf eine MicroRNA-haltigen Intron.

La maggior parte dei mammiferi microRNA (miRNA) geni risiede all&#39;interno di introni dei geni codifica della proteina e non codificanti, ma i meccanismi di coordinamento elaborazione primaria trascrizione in miRNA maturo sia impiombato mRNA sono capiti male. Analisi di melanoma invasione soppressore miR-211 espressa dall&#39;introne 6 di melastatin ha rivelato che microlavorazione di miR-211 promuove lo splicing della giunzione esone 6-esone 7 del melastatin da un meccanismo che richiede l&#39;attivit&agrave; RNAsi III di Drosha. Inoltre, mutazioni in 5&#39; splice sito (5&#39;SS), ma non nel 3&#39;SS, punto di diramazione o tratto del polypyrimidine dell&#39;introne 6 ridotto miR-211 biogenesi e il reclutamento Drosha introne 6, che indica che 5&#39;SS riconoscimento da parte del spliceosoma promuove microlavorazione di miR-211. Globalmente, atterramento di U1 fattori di splicing ridotta espressione di miRNA intronic. I nostri dati dimostrano romanzo reciprocamente-cooperativa microlavorazioni e attivit&agrave; di splicing in un locus intronic miRNA e suggeriscono che l&#39;apertura dell&#39;Assemblea spliceosoma pu&ograve; promuovere microlavorazione di miRNAs intronic.

Feed-forward microlavorazioni e splicing attivit&agrave; presso un introne contenenti microRNA.

&#x54FA;&#x4E73;&#x985E;&#x306E;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED; Rna &#xFF08;miRNA&#xFF09; &#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x5927;&#x534A;&#x306B;&#x5B58;&#x5728;&#x3059;&#x308B;&#x86CB;&#x767D;&#x8CEA;&#x3092;&#x7B26;&#x53F7;&#x5316;&#x3068;&#x975E;&#x30B3;&#x30FC;&#x30C7;&#x30A3;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E;&#x907A;&#x4F1D;&#x5B50;&#x306E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3;&#x5185;&#x307E;&#x3060;&#x6210;&#x719F; miRNA &#x3068;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x306E; mRNA &#x306B;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30DE;&#x30EA; &#x30C8;&#x30E9;&#x30F3; &#x30B9;&#x30AF;&#x30EA;&#x30D7;&#x30C8;&#x51E6;&#x7406;&#x306E;&#x8ABF;&#x6574;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x304C;&#x4E0D;&#x5B8C;&#x5168;&#x306B;&#x7406;&#x89E3;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x9ED2;&#x8272;&#x816B;&#x4FB5;&#x7565;&#x30B5;&#x30D7;&#x30EC;&#x30C3;&#x30B5;&#x30FC; &#x30DF;&#x30FC;&#x30EB; - melastatin &#x304B;&#x3089; 6 &#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3;&#x3092;&#x8868;&#x660E; 211 &#x306E;&#x89E3;&#x6790;&#x305D;&#x306E;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x306E;&#x30DF;&#x30FC;&#x30EB; 211 &#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B; melastatin &#x306E;&#x30A8;&#x30AF;&#x30BD;&#x30F3; 6 &#x30A8;&#x30AF;&#x30BD;&#x30F3; 7 &#x30B8;&#x30E3;&#x30F3;&#x30AF;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3; Drosha &#x306E; RNase III &#x6D3B;&#x52D5;&#x3092;&#x5FC5;&#x8981;&#x3068;&#x3059;&#x308B;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x3092;&#x4FC3;&#x9032;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x5909;&#x7570; 5&#39; &#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B9; &#x30B5;&#x30A4;&#x30C8; &#xFF08;5&#39;SS&#xFF09; &#x304C;&#x3001;3&#39;SS&#x3001;&#x5206;&#x5C90;&#x30DD;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x3001;&#x307E;&#x305F;&#x306F; polypyrimidine &#x7BA1;&#x306E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E; 6 &#x30DF;&#x30FC;&#x30EB; 211 &#x751F;&#x5408;&#x6210;&#x3068; Drosha &#x52DF;&#x96C6;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3; 6&#x3001;5&#39;SS &#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BD;&#x30BD;&#x30FC;&#x30E0;&#x306B;&#x3088;&#x308B;&#x8A8D;&#x8B58;&#x30DF;&#x30FC;&#x30EB; 211 &#x306E;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x3092;&#x4FC3;&#x9032;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x3092;&#x793A;&#x3059;&#x306B;&#x524A;&#x6E1B;&#x3042;&#x308A;&#x307E;&#x305B;&#x3093;&#x3002;&#x30B0;&#x30ED;&#x30FC;&#x30D0;&#x30EB;&#x306B;&#x3001;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x56E0;&#x5B50;&#x30CE;&#x30C3;&#x30AF;&#x30C0;&#x30A6;&#x30F3; U1 &#x306E;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3; miRNA &#x5F0F;&#x3092;&#x524A;&#x6E1B;&#x3002;&#x6211;&#x3005; &#x306E;&#x30C7;&#x30FC;&#x30BF;&#x306F;&#x65B0;&#x898F;&#x76F8;&#x4E92;&#x306B;&#x5354;&#x8ABF;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x3068;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0; &#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3; miRNA &#x8ECC;&#x8DE1;&#x6D3B;&#x52D5;&#x3092;&#x793A;&#x3059;&#x3057;&#x3001;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30BD;&#x30BD;&#x30FC;&#x30E0; &#x30A2;&#x30BB;&#x30F3;&#x30D6;&#x30EA;&#x306E;&#x958B;&#x59CB;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3; miRNAs &#x306E;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x3092;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x793A;&#x5506;&#x3055;&#x308C;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;

&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x30C9; &#x30D5;&#x30A9;&#x30EF;&#x30FC;&#x30C9;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x3068;&#x6D3B;&#x52D5;&#x3067;&#x30DE;&#x30A4;&#x30AF;&#x30ED; Rna &#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x30A4;&#x30F3;&#x30C8;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x30B9;&#x30D7;&#x30E9;&#x30A4;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#xB300;&#xBD80;&#xBD84; &#xD3EC;&#xC720;&#xB958; microRNA (&#xBBF8;&#xB974;) &#xC720;&#xC804;&#xC790;&#xC758; &#xB2E8;&#xBC31;&#xC9C8; &#xC778;&#xCF54;&#xB529; &#xBC0F; &#xBE44; &#xCF54;&#xB529; &#xC720;&#xC804;&#xC790;, introns &#xC0C1;&#xC8FC; &#xC544;&#xC9C1; &#xC131;&#xC219;&#xD55C; miRNA &#xBC0F; &#xC811;&#xD569;&#xB41C; Mrna&#xC5D0; &#xAE30;&#xBCF8; &#xC0AC;&#xBCF8; &#xCC98;&#xB9AC; &#xC870;&#xC815; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;&#xC740; &#xC11C; &#xD22C;&#xB974; &#xAC8C; &#xC774;&#xD574;. &#xD751;&#xC0C9; &#xC885; &#xCE68;&#xACF5; &#xC5B5;&#xC555; &#xBBF8;&#xB974; 211 melastatin intron 6&#xC5D0;&#xC11C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xD45C;&#xD604; &#xBD84;&#xC11D; &#xBC1D;&#xD600; &#xBBF8;&#xB974;-211&#xC758; &#xD574;&#xB2F9; microprocessing Drosha RNase III &#xD65C;&#xB3D9;&#xC744; &#xC694;&#xAD6C; &#xD558;&#xB294; &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; melastatin&#xC758; exon 6 exon 7 &#xC811;&#xC810;&#xC758; &#xC811;&#xD569;&#xC744; &#xCD09;&#xC9C4;. &#xB610;&#xD55C;, 5 &#39; &#xB3CC;&#xC5F0;&#xBCC0;&#xC774; &#xC811;&#xCC29; &#xC0AC;&#xC774;&#xD2B8; (5&#39;SS), &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xD558;&#xC9C0; 3&#39;SS, &#xC9C0;&#xC0AC; &#xC9C0;&#xC810; &#xB610;&#xB294; intron&#xC758; polypyrimidine&#xB85C; 6 &#xAC10;&#xC18C; &#xBBF8;&#xB974;-211 &#xC18D;&#xACFC; intron 6, 5&#39; SS&#xB294; spliceosome&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xC778;&#xC2DD; &#xC99D;&#xC9C4; &#xBBF8;&#xB974;-211 microprocessing &#xB098;&#xD0C0;&#xB0B4;&#xB294; Drosha &#xCC44;&#xC6A9;. &#xC138;&#xACC4;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C;, &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xC811;&#xD569; &#xD558;&#xB294; u 1&#xC758; &#xCD5C;&#xC800; intronic &#xBBF8;&#xB974; &#xC2DD; &#xAC10;&#xC18C;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xC758; &#xB370;&#xC774;&#xD130; &#xC18C;&#xC124; &#xC0C1;&#xD638; &#xD611;&#xB3D9; microprocessing &#xBC0F; intronic &#xBBF8;&#xB974; &#xB85C;&#xCEE4; &#xC2A4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC811;&#xD569; &#xD65C;&#xB3D9; &#xBC0F; spliceosome &#xC5B4;&#xC148;&#xBE14;&#xB9AC;&#xC758; microprocessing intronic Mirnas&#xC758; &#xD64D;&#xBCF4; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4; &#xAC83;&#xC774; &#xC88B;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

&#xD53C;&#xB4DC; &#xD3EC;&#xC6CC;&#xB4DC; microprocessing &#xBC0F; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC744; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558;&#xB294; microRNA intron&#xC5D0; &#xC811;&#xD569; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;.

La mayor&iacute;a de los genes de mam&iacute;feros microARN (miARN) reside en intrones de genes de la codificaci&oacute;n de prote&iacute;nas y no codificante, sin embargo, los mecanismos de coordinaci&oacute;n de procesamiento primario de la transcripci&oacute;n en miRNA maduro y empalmado mRNA son poco conocidos. An&aacute;lisis de melanoma invasi&oacute;n supresor miR-211 expresado del intr&oacute;n 6 del melastatin revel&oacute; que microtratamiento de miR-211 promueve el empalme de la ensambladura del ex&oacute;n 6-ex&oacute;n 7 de melastatin por un mecanismo que requiere la actividad RNasa III de Drosha. Adem&aacute;s, las mutaciones en el 5&#39; empalme el sitio (5&#39;SS), pero no en el 3&#39;SS, punto de bifurcaci&oacute;n o tracto polypyrimidine del intr&oacute;n 6 reduce Biog&eacute;nesis de miR-211 y el reclutamiento Drosha intr&oacute;n 6, lo que indica que 5&#39;SS reconocimiento por el espliceosoma promueve microtratamiento de miR-211. A nivel mundial, ca&iacute;da de U1 empalme factores redujo la expresi&oacute;n de miRNA intronic. Nuestros datos demuestran la novela mutuamente cooperativas Microinform&aacute;tica y actividades que empalma en un locus de miRNA intronic y sugieren que la iniciaci&oacute;n de la Asamblea espliceosoma puede promover microtratamiento de miRNAs intronic.

Feed-forward Microinform&aacute;tica y empalmar las actividades en un intr&oacute;n que contienen microARN.

&#x4E3A;&#x4E86;&#x7406;&#x89E3;&#x5927;&#x8111;&#x662F;&#x5982;&#x4F55;&#x4EA7;&#x751F;&#x7684;&#x884C;&#x4E3A;&#xFF0C;&#x662F;&#x91CD;&#x8981;&#x7684;&#x4EE5;&#x4FBF;&#x80FD;&#x591F;&#x786E;&#x5B9A;&#x5982;&#x4F55;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#x4E00;&#x8D77;&#x6267;&#x884C;&#x7684;&#x8BA1;&#x7B97;&#x7684;&#x5DE5;&#x4F5C;&#x3002;&#x56E0;&#x4E3A;&#x795E;&#x7ECF;&#x56DE;&#x8DEF;&#x7531;&#x5F88;&#x591A;&#x4E0D;&#x540C;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x7EC6;&#x80DE;&#xFF0C;&#x5B83;&#x81F3;&#x5173;&#x91CD;&#x8981;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x4FBF;&#x80FD;&#x591F;&#x5206;&#x6790;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x4E0D;&#x540C;&#x7C7B;&#x578B;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x662F;&#x5982;&#x4F55;&#x4E00;&#x8D77;&#x5DE5;&#x4F5C;&#x3002;&#x8FD1;&#x5E74;&#x6765;&#xFF0C;&#x5DE5;&#x5177;&#x7BB1;&#x7684;&#x5B8C;&#x5168;&#x57FA;&#x56E0;&#x7F16;&#x7801;&#x5206;&#x5B50;&#x5DF2;&#x51FA;&#x73B0;&#xFF0C;&#x65F6;&#x8868;&#x793A;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#xFF0C;, &#x4F7F;&#x7535;&#x6C14;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x6D3B;&#x52A8;&#x7684;&#x76EE;&#x6807;&#x8981;&#x53D7;&#x5149;&#x8109;&#x51B2;&#x65F6;&#x95F4;&#x7CBE;&#x786E;&#x7684;&#x65F6;&#x5C1A;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x63CF;&#x8FF0;&#x4E86;&#x8FD9;&#x4E2A;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5DE5;&#x5177;&#x7BB1;&#x3001; &#x5982;&#x4F55;&#x4F7F;&#x7528;&#x5B83;&#x6765;&#x5206;&#x6790;&#x5927;&#x8111;&#x4E2D;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#x548C;&#x5149;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5982;&#x4F55;&#x5F71;&#x54CD;&#x8BA4;&#x77E5;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x3002;

&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x5206;&#x6790;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x7535;&#x8DEF;&#x7684;&#x884C;&#x4E3A;&#x7684;&#x5DE5;&#x5177;&#x3002;

In order to understand how the brain generates behaviors, it is important to be able to determine how neural circuits work together to perform computations. Because neural circuits are made of a great diversity of cell types, it is critical to be able to analyze how these different kinds of cell work together. In recent years, a toolbox of fully genetically encoded molecules has emerged that, when expressed in specific neurons, enables the electrical activity of the targeted neurons to be controlled in a temporally precise fashion by pulses of light. We describe this optogenetic toolbox, how it can be used to analyze neural circuits in the brain and how optogenetics is impacting the study of cognition.

Optogenetic tools for analyzing the neural circuits of behavior.

Afin de comprendre comment le cerveau g&#xE9;n&#xE8;re des comportements, il est important d&#x26;#39;&#xEA;tre en mesure de d&#xE9;terminer comment les circuits neuronaux de travailler ensemble pour effectuer des calculs. Parce que les circuits neuronaux sont d&#x26;#39;une grande diversit&#xE9; de types de cellules, il est essentiel d&#x26;#39;&#xEA;tre capable d&#x26;#39;analyser la fa&#xE7;on dont ces diff&#xE9;rents types de cellules travailler ensemble. Ces derni&#xE8;res ann&#xE9;es, une bo&#xEE;te &#xE0; outils de mol&#xE9;cules enti&#xE8;rement cod&#xE9;s g&#xE9;n&#xE9;tiquement est apparu que, lorsqu&#x26;#39;elle est exprim&#xE9;e dans les neurones sp&#xE9;cifiques, permet &#xE0; l&#x26;#39;activit&#xE9; &#xE9;lectrique des neurones cibl&#xE9;s pour &#xEA;tre contr&#xF4;l&#xE9;s d&#x26;#39;une mani&#xE8;re temporellement pr&#xE9;cise par des impulsions de lumi&#xE8;re. Nous d&#xE9;crivons cette bo&#xEE;te &#xE0; outils optog&#xE9;n&#xE9;tique, comment elle peut &#xEA;tre utilis&#xE9;e pour analyser des circuits neuronaux dans le cerveau et comment optog&#xE9;n&#xE9;tique est une incidence sur l&#x26;#39;&#xE9;tude de la cognition.

Outils optog&#xE9;n&#xE9;tique pour analyser les circuits neuronaux de comportement

Um zu verstehen, wie das Gehirn Verhalten erzeugt, ist es wichtig zu bestimmen, wie neuronale Schaltkreise k&ouml;nnen zusammenarbeiten, um Berechnungen durchzuf&uuml;hren. Da neuronale Schaltkreise aus eine gro&szlig;e Vielfalt von Zelltypen bestehen, ist es wichtig zu analysieren, wie diese verschiedenen Arten der Zelle zusammenarbeiten. In den letzten Jahren eine Toolbox vollst&auml;ndig genetisch codierte Molek&uuml;le entstanden, die, wenn in spezifischen Neuronen ausgedr&uuml;ckt erm&ouml;glicht die elektrische Aktivit&auml;t der gezielten Neuronen durch Impulse des Lichtes in zeitlich pr&auml;zise Weise gesteuert werden. Wir beschreiben diese Toolbox Optogenetic, wie es verwendet werden kann, um neuronale Schaltkreise im Gehirn zu analysieren und wie Optogenetics die Untersuchung der Kognition auswirkt.

Optogenetic-Werkzeuge zur Analyse der neuronalen Schaltkreise des Verhaltens.

Per capire come il cervello genera comportamenti, &egrave; importante essere in grado di determinare i circuiti neurali come lavorano insieme per eseguire i calcoli. Perch&eacute; i circuiti neurali sono costituiti da una grande diversit&agrave; di tipi di cellule, &egrave; fondamentale per essere in grado di analizzare come questi diversi tipi di celle funzionano insieme. Negli ultimi anni, una serie di strumenti di molecole completamente geneticamente codificati &egrave; emerso che, quando espresso nei neuroni specifici, consente l&#39;attivit&agrave; elettrica dei neuroni mirati per essere controllato in modo preciso temporaneamente da impulsi di luce. Descriviamo questo optogenetic toolbox, come pu&ograve; essere utilizzato per analizzare i circuiti neurali nel cervello e come Optogenetica &egrave; un impatto lo studio della cognizione.

Optogenetic strumenti per analizzare i circuiti neurali del comportamento.

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Optogenetic &#xD589;&#xB3D9;&#xC758; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD68C;&#xB85C; &#xBD84;&#xC11D; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD55C; &#xB3C4;&#xAD6C;.

Con el fin de entender c&#xF3;mo el cerebro genera comportamientos, es importante ser capaz de determinar c&#xF3;mo los circuitos neuronales funcionan juntos para realizar c&#xE1;lculos. Debido a que los circuitos neuronales est&#xE1;n hechas de una gran diversidad de tipos de c&#xE9;lulas, es fundamental para poder analizar c&#xF3;mo estos diferentes tipos de c&#xE9;lulas trabajar juntos. En los &#xFA;ltimos a&#xF1;os, una caja de herramientas de mol&#xE9;culas completamente gen&#xE9;ticamente codificados ha podido comprobar que, cuando se expresa en neuronas espec&#xED;ficas, permite la actividad el&#xE9;ctrica de las neuronas espec&#xED;ficas para ser controlados de una manera precisa temporalmente por los pulsos de luz. Se describe esta caja de herramientas optogen&#xE9;tica, &#xBF;c&#xF3;mo se puede utilizar para analizar los circuitos neuronales en el cerebro y c&#xF3;mo optogen&#xE9;tica est&#xE1; repercutiendo en el estudio de la cognici&#xF3;n.

Optogen&#xE9;tica Herramientas para el an&#xE1;lisis de los circuitos neuronales del comportamiento

&#x8FD1;&#x5E74;&#x6765;&#xFF0C;&#x5174;&#x8DA3;&#x4E0D;&#x65AD;&#x53D1;&#x5C55;&#x58EE;&#x5927;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x6682;&#x65F6;&#x7CBE;&#x786E;&#x7684;&#x65B9;&#x5F0F;&#x64CD;&#x4F5C;&#x7684;&#x80FD;&#x529B;&#x3001; &#x5D4C;&#x5165;&#x5728;&#x4EBA;&#x53E3;&#x7A20;&#x5BC6;&#x7684;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x7535;&#x6D3B;&#x52A8;&#x6709;&#x7EBF;&#x8111;&#x56DE;&#x8DEF;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x63ED;&#x793A;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5176;&#x884C;&#x4E3A;&#x4E0E;&#x795E;&#x7ECF;&#x8BA1;&#x7B97;&#x3001; &#x5982;&#x4F55;&#xFF0C;&#x6253;&#x5F00;&#x4E86;&#x65B0;&#x7684;&#x89C6;&#x91CE;&#xFF0C;&#x5BF9;&#x5927;&#x8111;&#x75BE;&#x75C5;&#x7684;&#x4E34;&#x5E8A;&#x6CBB;&#x7597;&#x3002;&#x542F;&#x7528;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#xFF0C;&#x548C;&#x6CA1;&#x6709;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x90BB;&#x5C45;&#x8C01;&#x7EC6;&#x80DE;&#x673A;&#x6784;&#x6216;&#x8FDB;&#x7A0B;&#x7684;&#x7535;&#x6D3B;&#x52A8;&#x6682;&#x65F6;&#x7CBE;&#x786E;&#x63A7;&#x5236;&#x7684;&#x6280;&#x672F;&#x53EF;&#x80FD;&#x53EA;&#x662F;&#x51E0;&#x5341;&#x5230;&#x51E0;&#x767E;&#x7EB3;&#x7C73;&#x5E26;&#x8D70;&#xFF0C;&#x7EDD;&#x4E0D;&#x6D89;&#x53CA;&#x4E24;&#x4E2A;&#x7EC4;&#x4EF6;&#x3002;&#x9996;&#x5148;&#xFF0C;&#x4ED6;&#x4EEC;&#x9700;&#x8981;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x89E6;&#x53D1;&#x5668;&#x652F;&#x6301;&#x7684;&#x63A7;&#x4EF6;&#x65F6;&#x95F4;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x7684;&#x80FD;&#x6E90;&#x77AC;&#x6001;&#x8109;&#x51B2;&#x3002;&#x7B2C;&#x4E8C;&#xFF0C;&#x4ED6;&#x4EEC;&#x9700;&#x8981;&#x5206;&#x5B50;&#x589E;&#x654F;&#x5242;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x8868;&#x793A;&#x7279;&#x5B9A;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x548C;&#x5176;&#x4E2D;&#x5448;&#x73B0;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x5177;&#x4F53;&#x54CD;&#x5E94;&#x89E6;&#x53D1;&#x80FD;&#x91CF;&#x4F20;&#x9012;&#x3002;&#x9057;&#x4F20;&#x5B66;&#x7684;&#x5DE5;&#x5177;&#xFF0C;&#x5982;&#x5FAE;&#x751F;&#x7269;&#x7EFF;&#x5149;&#x66F4;&#xFF0C;&#x53EF;&#x7528;&#x4E8E;&#x6FC0;&#x6D3B;&#x6216;&#x6C89;&#x9ED8;&#x4E0E;&#x77ED;&#x7684;&#x5149;&#x8109;&#x51B2;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x6D3B;&#x52A8;&#x3002;Thermogenetic &#x5DE5;&#x5177;&#xFF0C;&#x5982;&#x70ED;&#x654F; TRP &#x901A;&#x9053;&#xFF0C;&#x53EF;&#x4EE5;&#x7528;&#x4E8E;&#x9A71;&#x52A8;&#x4E0B;&#x6E38;&#x7684;&#x589E;&#x52A0;&#x6216;&#x51CF;&#x5C11;&#x7684;&#x6E29;&#x5EA6;&#x7684;&#x795E;&#x7ECF;&#x6D3B;&#x52A8;&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x8BA8;&#x8BBA;&#x7684;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x4E24;&#x4E2A;&#x6700;&#x8FD1;&#x53D1;&#x8FBE;&#xFF0C;&#x4F46;&#x5E7F;&#x6CDB;&#x4F7F;&#x7528;&#xFF0C;&#x5DE5;&#x5177;&#x7BB1;&#xFF0C;&#x4EE5;&#x53CA;&#x6B63;&#x5728;&#x91C7;&#x53D6;&#x7684;&#x4F7F;&#x7528;&#x548C;&#x6539;&#x8FDB;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x5DE5;&#x5177;&#x7BB1;&#x4E2D;&#x7684;&#x6307;&#x793A;&#x64CD;&#x4F5C;&#x7684;&#x57FA;&#x672C;&#x539F;&#x5219;&#x3002;

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In recent years, interest has grown in the ability to manipulate, in a temporally precise fashion, the electrical activity of specific neurons embedded within densely wired brain circuits, in order to reveal how specific neurons subserve behaviors and neural computations, and to open up new horizons on the clinical treatment of brain disorders. Technologies that enable temporally precise control of electrical activity of specific neurons, and not these neurons' neighbors-whose cell bodies or processes might be just tens to hundreds of nanometers away-must involve two components. First, they require as a trigger a transient pulse of energy that supports the temporal precision of the control. Second, they require a molecular sensitizer that can be expressed in specific neurons and which renders those neurons specifically responsive to the triggering energy delivered. Optogenetic tools, such as microbial opsins, can be used to activate or silence neural activity with brief pulses of light. Thermogenetic tools, such as thermosensitive TRP channels, can be used to drive neural activity downstream of increases or decreases in temperature. We here discuss the principles underlying the operation of these two recently developed, but widely used, toolboxes, as well as the directions being taken in the use and improvement of these toolboxes.

Optogenetics and thermogenetics: technologies for controlling the activity of targeted cells within intact neural circuits.

Ces derni&#xE8;res ann&#xE9;es, l&#x26;#39;int&#xE9;r&#xEA;t a grandi dans la capacit&#xE9; de manipuler, d&#x26;#39;une mani&#xE8;re temporellement pr&#xE9;cise, l&#x26;#39;activit&#xE9; &#xE9;lectrique des neurones sp&#xE9;cifiques int&#xE9;gr&#xE9;s dans les circuits du cerveau dens&#xE9;ment c&#xE2;bl&#xE9;s, afin de r&#xE9;v&#xE9;ler comment les neurones sp&#xE9;cifiques subserve comportements et des calculs neuronaux, et d&#x26;#39;ouvrir de nouveaux horizons sur le traitement clinique des troubles du cerveau. Les technologies qui permettent de contr&#xF4;ler le temps pr&#xE9;cis de l&#x26;#39;activit&#xE9; &#xE9;lectrique des neurones sp&#xE9;cifiques, et non les organes de ces neurones des cellules voisines ou des proc&#xE9;d&#xE9;s dont-peut-&#xEA;tre quelques dizaines &#xE0; quelques centaines de nanom&#xE8;tres de suite, doit comporter deux &#xE9;l&#xE9;ments. Premi&#xE8;re, ils ont besoin en tant que d&#xE9;clencheur une impulsion transitoire d&#x26;#39;&#xE9;nergie qui supporte la pr&#xE9;cision temporelle de la commande. Deuxi&#xE8;mement, ils exigent un sensibilisateur mol&#xE9;culaire qui peut &#xEA;tre exprim&#xE9; dans les neurones sp&#xE9;cifiques et qui rend ces neurones r&#xE9;pondent sp&#xE9;cifiquement &#xE0; l&#x26;#39;&#xE9;nergie de d&#xE9;clenchement livr&#xE9;. Outils, tels que optog&#xE9;n&#xE9;tique opsines microbiens, peut &#xEA;tre utilis&#xE9; pour activer ou arr&#xEA;ter l&#x26;#39;activit&#xE9; neurale avec des impulsions br&#xE8;ves de lumi&#xE8;re. Des outils, tels que thermog&#xE9;n&#xE9;tique canaux TRP thermosensibles, peut &#xEA;tre utilis&#xE9; pour piloter en aval activit&#xE9; neurale augmentations ou des diminutions de temp&#xE9;rature. Nous avons ici de discuter des principes qui sous-tendent le fonctionnement de ces deux r&#xE9;cemment mis au point, mais largement utilis&#xE9;s, bo&#xEE;tes &#xE0; outils, ainsi que les orientations prises dans l&#x26;#39;utilisation et l&#x26;#39;am&#xE9;lioration de ces bo&#xEE;tes &#xE0; outils.

Optog&#xE9;n&#xE9;tique et Thermogenetics: Technologies pour contr&#xF4;ler l&#x26;#39;activit&#xE9; des cellules cibl&#xE9;es Dans intacts Neural Circuits

Interesse gewachsen in den letzten Jahren die M&ouml;glichkeit, in zeitlich pr&auml;zise Weise zu manipulieren, die elektrische Aktivit&auml;t von bestimmten Nervenzellen eingebettet in dicht verkabelte Gehirn Schaltungen, um zeigen, wie bestimmte Neuronen Verhaltensweisen und neuronalen Berechnungen subserve, und er&ouml;ffnen neue Horizonte auf die klinische Behandlung von Erkrankungen des Gehirns. Technologien, die zeitlich pr&auml;zise Steuerung der elektrischen Aktivit&auml;t des spezifischen Neuronen, und nicht diese Neurons Nachbarn, deren Zelle K&ouml;rper oder Prozesse erm&ouml;glichen k&ouml;nnte, dass nur unz&auml;hlige Nanometern entfernt-Most zwei Komponenten beinhalten. Zun&auml;chst ben&ouml;tigen sie als Ausl&ouml;ser einen Transienten Puls der Energie, die die zeitliche Genauigkeit des Steuerelements unterst&uuml;tzt. Zweitens ben&ouml;tigen sie eine molekulare Sensibilisator, die in spezifischen Neuronen ausgedr&uuml;ckt werden kann und die rendert diese Neurons spezifisch reagieren auf die ausl&ouml;senden Energie geliefert. Optogenetic-Tools, wie mikrobielle Opsins k&ouml;nnen verwendet werden, aktivieren oder neurale Aktivit&auml;t mit kurzen Impulse des Lichtes zum Schweigen zu bringen. Thermogenetische Tools wie Thermosensitive TRP-Kan&auml;le, k&ouml;nnen verwendet werden, neuronale Aktivit&auml;t flussabw&auml;rts erh&ouml;ht oder verringert Temperatur zu fahren. Wir diskutieren hier die Grunds&auml;tze f&uuml;r den Betrieb von diesen zwei neu entwickelten, aber weit verbreiteten, Toolboxen, als auch die Richtungen, die in der Nutzung und Verbesserung der diese Toolboxen.

Optogenetics und Thermogenetics: Technologien f&uuml;r die Steuerung der Aktivit&auml;t des gezielt Zellen intakt neuronale Schaltkreise.

Negli ultimi anni, &egrave; cresciuto l&#39;interesse nella possibilit&agrave; di manipolare in modo preciso temporaneamente, l&#39;attivit&agrave; elettrica dei neuroni specifici incorporati all&#39;interno densamente wired circuiti del cervello, al fine di rivelare come neuroni specifici subserve calcoli neurali e comportamenti e di aprire nuovi orizzonti sul trattamento clinico dei disturbi cerebrali. Tecnologie che consentono un controllo preciso temporaneamente dell&#39;attivit&agrave; elettrica dei neuroni specifici e non di questi neuroni vicini cui corpi cellulari o processi potrebbero essere giusta decine o centinaia di nanometri via-deve coinvolgono due componenti. In primo luogo, essi richiedono come trigger un impulso transitorio dell&#39;energia che supporta la precisione temporale del controllo. In secondo luogo, essi richiedono un sensibilizzante molecolare che pu&ograve; essere espressa nei neuroni specifici e che rende questi neuroni specificamente reattivo per l&#39;energia di attivazione consegnato. Optogenetic strumenti, quali opsins microbica, possono essere utilizzati per attivare o silenzio attivit&agrave; neurale con brevi impulsi di luce. Strumenti termogenetica, quali canali TRP termosensibili, possono essere utilizzati per guidare l&#39;attivit&agrave; neurale a valle di aumenti o diminuzioni di temperatura. Discutiamo qui i principi alla base del funzionamento di queste due caselle sviluppate di recente, ma largamente usate, cos&igrave; come le indicazioni adottate nell&#39;uso e nel miglioramento di queste cassette.

Optogenetica e thermogenetics: tecnologie per il controllo dell&#39;attivit&agrave; di targeting celle all&#39;interno di circuiti neurali intatti.

&#x8FD1;&#x5E74;&#x3001;&#x95A2;&#x5FC3;&#x304C;&#x3069;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306B;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x5949;&#x4ED5;&#x306E;&#x884C;&#x52D5;&#x3068;&#x795E;&#x7D4C;&#x8A08;&#x7B97;&#x3092;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3001;&#x65B0;&#x3057;&#x3044;&#x3092;&#x958B;&#x304F;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x306F;&#x3001;&#x6642;&#x9593;&#x7684;&#x306B;&#x6B63;&#x78BA;&#x306A;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3001;&#x9AD8;&#x5BC6;&#x5EA6;&#x914D;&#x7DDA;&#x8133;&#x306E;&#x56DE;&#x8DEF;&#x306B;&#x57CB;&#x3081;&#x8FBC;&#x307E;&#x308C;&#x305F;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x96FB;&#x6C17;&#x7684;&#x6D3B;&#x52D5;&#x3092;&#x64CD;&#x4F5C;&#x3059;&#x308B;&#x80FD;&#x529B;&#x306B;&#x6210;&#x9577;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x8133;&#x75BE;&#x60A3;&#x306E;&#x81E8;&#x5E8A;&#x6CBB;&#x7642;&#x4E0A;&#x306E;&#x5730;&#x5E73;&#x7DDA;&#x3002;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x96FB;&#x6C17;&#x7684;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x6642;&#x9593;&#x7684;&#x306B;&#x6B63;&#x78BA;&#x306A;&#x5236;&#x5FA1;&#x3092;&#x53EF;&#x80FD;&#x306B;&#x3059;&#x308B;&#x3067;&#x306F;&#x306A;&#x304F;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x96A3;&#x4EBA;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x4F53;&#x3084;&#x30D7;&#x30ED;&#x30BB;&#x30B9;&#x6570;&#x767E;&#x30CA;&#x30CE;&#x30E1;&#x30FC;&#x30C8;&#x30EB;&#x304B;&#x3089;&#x308F;&#x305A;&#x304B;&#x6570;&#x5341;&#x96E2;&#x308C;&#x305F;&#x6240;&#x306B;&#x3057;&#x306A;&#x3051;&#x308C;&#x3070;&#x306A;&#x3089;&#x306A;&#x3044;2&#x3064;&#x306E;&#x30B3;&#x30F3;&#x30DD;&#x30FC;&#x30CD;&#x30F3;&#x30C8;&#x3092;&#x542B;&#x3080;&#x304B;&#x3082;&#x3057;&#x308C;&#x306A;&#x3044;&#x6280;&#x8853;&#x3002;&#x307E;&#x305A;&#x3001;&#x5F7C;&#x3089;&#x306F;&#x30C8;&#x30EA;&#x30AC;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x5236;&#x5FA1;&#x306E;&#x6642;&#x9593;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x3092;&#x30B5;&#x30DD;&#x30FC;&#x30C8;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x30A8;&#x30CD;&#x30EB;&#x30AE;&#x30FC;&#x306E;&#x904E;&#x6E21;&#x30D1;&#x30EB;&#x30B9;&#x304C;&#x5FC5;&#x8981;&#x306B;&#x306A;&#x308A;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x7B2C;&#x4E8C;&#x306B;&#x3001;&#x5F7C;&#x3089;&#x306F;&#x7279;&#x5B9A;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306F;&#x3001;&#x3069;&#x306E;&#x914D;&#x4FE1;&#x30C8;&#x30EA;&#x30AC;&#x30A8;&#x30CD;&#x30EB;&#x30AE;&#x30FC;&#x3068;&#x7279;&#x7570;&#x7684;&#x306B;&#x53CD;&#x5FDC;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x3092;&#x30EC;&#x30F3;&#x30C0;&#x30EA;&#x30F3;&#x30B0;&#x3067;&#x8868;&#x73FE;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x308B;&#x5206;&#x5B50;&#x306E;&#x5897;&#x611F;&#x5264;&#x3092;&#x5FC5;&#x8981;&#x3068;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x305D;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x5FAE;&#x751F;&#x7269;&#x306E;&#x30AA;&#x30D7;&#x30B7;&#x30F3;&#x3068;&#x3057;&#x3066;Optogenetic&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306F;&#x3001;&#x5149;&#x306E;&#x77ED;&#x3044;&#x30D1;&#x30EB;&#x30B9;&#x3067;&#x795E;&#x7D4C;&#x6D3B;&#x52D5;&#x3092;&#x6D3B;&#x6027;&#x5316;&#x307E;&#x305F;&#x306F;&#x7121;&#x97F3;&#x306B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x3088;&#x3046;&#x306A;&#x611F;&#x71B1;TRP&#x30C1;&#x30E3;&#x30CD;&#x30EB;&#x3068;&#x3057;&#x3066;&#x71B1;&#x767A;&#x751F;&#x3092;&#x8D77;&#x3053;&#x3059;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x306F;&#x3001;&#x6E29;&#x5EA6;&#x306E;&#x5897;&#x6E1B;&#x306E;&#x795E;&#x7D4C;&#x6D3B;&#x52D5;&#x306E;&#x4E0B;&#x6D41;&#x3092;&#x99C6;&#x52D5;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x4F7F;&#x7528;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x304C;&#x3067;&#x304D;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3053;&#x3053;&#x3067;&#x306F;&#x3001;&#x6700;&#x8FD1;&#x958B;&#x767A;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x304C;&#x3001;&#x5E83;&#x304F;&#x4F7F;&#x308F;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x30DC;&#x30C3;&#x30AF;&#x30B9;&#x3068;&#x540C;&#x69D8;&#x306B;&#x3001;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x306E;&#x30C4;&#x30FC;&#x30EB;&#x30DC;&#x30C3;&#x30AF;&#x30B9;&#x306E;&#x5229;&#x7528;&#x53CA;&#x3073;&#x6574;&#x5099;&#x306B;&#x64AE;&#x5F71;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x308B;&#x65B9;&#x5411;&#x3092;&#x3053;&#x308C;&#x3089;&#x4E8C;&#x3064;&#x306E;&#x52D5;&#x4F5C;&#x306E;&#x57FA;&#x790E;&#x3068;&#x306A;&#x308B;&#x539F;&#x5247;&#x306B;&#x3064;&#x3044;&#x3066;&#x8AAC;&#x660E;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

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&#xCD5C;&#xADFC; &#xBA87; &#xB144; &#xB3D9;&#xC548; &#xAD00;&#xC2EC; temporally &#xC815;&#xD655;&#xD55C; &#xBC29;&#xC2DD;&#xC73C;&#xB85C; &#xC870;&#xC791; &#xD558;&#xB294; &#xAE30;&#xB2A5;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC131;&#xC7A5; &#xD588;&#xB2E4;, &#xBC00;&#xB3C4;&#xAC00; &#xB0B4;&#xC5D0; &#xD3EC;&#xD568; &#xB41C; &#xD2B9;&#xC815; &#xB274;&#xB7F0;&#xC758; &#xC804;&#xAE30; &#xD65C;&#xB3D9; &#xD2B9;&#xC815; &#xB274;&#xB7F0; &#xBCF4;&#xC870; &#xD558;&#xB2E4; &#xD589;&#xB3D9;&#xACFC; &#xC2E0;&#xACBD; &#xACC4;&#xC0B0; &#xD558;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC744; &#xACF5;&#xAC1C; &#xD558;&#xB824;&#xBA74; &#xB450;&#xB1CC; &#xD68C;&#xB85C; &#xC720;&#xC120; &#xB1CC; &#xC7A5;&#xC560;&#xC758; &#xC784;&#xC0C1; &#xCE58;&#xB8CC;&#xC5D0; &#xC0C8;&#xB85C;&#xC6B4; &#xC9C0;&#xD3C9;&#xC744; &#xC5F4;&#xC5B4;. &#xD2B9;&#xC815; &#xB274;&#xB7F0; &#xC544;&#xB2C8;&#xB77C; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xB274;&#xB7F0; &#xC774;&#xC6C3;&#xC744; &#xC140; &#xC2DC;&#xCCB4; &#xB610;&#xB294; &#xD504;&#xB85C;&#xC138;&#xC2A4;&#xC758; &#xC804;&#xAE30;&#xC801; &#xD65C;&#xB3D9; &#xC77C;&#xC2DC;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC815;&#xBC00; &#xD558; &#xAC8C; &#xC81C;&#xC5B4;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xB450; &#xAC00;&#xC9C0; &#xAD6C;&#xC131; &#xC694;&#xC18C;&#xB97C; &#xD3EC;&#xD568; &#xD558;&#xB294; &#xC218;&#xBC31; &#xB098;&#xB178;&#xBBF8;&#xD130; &#xBA40;&#xB9AC; &#xD574;&#xC57C; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;-&#xADF8;&#xB0E5; &#xC218;&#xB9CC; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xCCAB;&#xC9F8;, &#xADF8;&#xB4E4;&#xC740; &#xCEE8;&#xD2B8;&#xB864;&#xC758; &#xC2DC;&#xAC04;&#xC801; &#xC815;&#xBC00;&#xB3C4; &#xC9C0; &#xC6D0;&#xD558;&#xB294; &#xC5D0;&#xB108;&#xC9C0;&#xC758; &#xACFC;&#xB3C4; &#xC804;&#xB958; &#xD384;&#xC2A4;&#xC758; &#xD2B8;&#xB9AC;&#xAC70;&#xB85C; &#xD544;&#xC694; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xB458;&#xC9F8;, &#xD2B9;&#xC815; &#xC2E0;&#xACBD; &#xC138;&#xD3EC;&#xC5D0; &#xD45C;&#xD604;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xB294; &#xD558; &#xACE0;&#xB294; &#xADF8; &#xB274;&#xB7F0; &#xD2B8;&#xB9AC;&#xAC70; &#xC5D0;&#xB108;&#xC9C0; &#xC804;&#xB2EC;&#xC5D0; &#xAD6C;&#xCCB4;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC751;&#xB2F5; &#xB80C;&#xB354;&#xB9C1; &#xBD84;&#xC790; &#xAC10;&#xAD11;&#xC774; &#xD544;&#xC694; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD65C;&#xC131;&#xD654; &#xD558;&#xAC70;&#xB098; &#xBE5B;&#xC758; &#xC9E7;&#xC740; &#xD384;&#xC2A4;&#xC640; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD65C;&#xB3D9; &#xCE68;&#xBB35; &#xBBF8;&#xC0DD;&#xBB3C; opsins &#xAC19;&#xC740; Optogenetic &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC2E0;&#xACBD; &#xD65C;&#xB3D9; &#xD558;&#xB958; &#xC99D;&#xAC00; &#xB610;&#xB294; &#xAC10;&#xC18C; &#xC628;&#xB3C4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC6B4;&#xC804;&#xC744; &#xC5F4;&#xC5D0; &#xBBFC;&#xAC10;&#xD55C; TRP &#xCC44;&#xB110; &#xB4F1;&#xC758; thermogenetic &#xB3C4;&#xAD6C;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xD560; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC6B0;&#xB9AC; &#xC5EC;&#xAE30; &#xAE30;&#xBCF8; &#xC0AC;&#xC6A9;&#xACFC; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xD1B5;&#xC758; &#xAC1C;&#xC120;&#xC5D0;&#xC11C; &#xCD2C;&#xC601; &#xB418; &#xACE0; &#xBC29;&#xD5A5;&#xC73C;&#xB85C; &#xC774;&#xB7EC;&#xD55C; &#xB450; &#xCD5C;&#xADFC;&#xC5D0; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xB41C; &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xB110;&#xB9AC; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xB418;&#xB294; toolboxes&#xC758; &#xC791;&#xB3D9; &#xC6D0;&#xB9AC;&#xB97C; &#xB17C;&#xC758; &#xD55C;&#xB2E4;.

Optogenetics &#xBC0F; thermogenetics:&#xC758; &#xD65C;&#xB3D9;&#xC744; &#xC81C;&#xC5B4; &#xD558;&#xAE30; &#xC704;&#xD55C; &#xAE30;&#xC220;&#xC744; &#xB300;&#xC0C1;&#xC73C;&#xB85C; &#xADF8;&#xB300;&#xB85C; &#xC2E0;&#xACBD; &#xD68C;&#xB85C; &#xB0B4;&#xC758; &#xC140;.

En los &#xFA;ltimos a&#xF1;os, ha aumentado el inter&#xE9;s en la capacidad de manipular, de manera temporal precisa, la actividad el&#xE9;ctrica de las neuronas espec&#xED;ficas del cerebro incrustado dentro de los circuitos densamente cableadas, para poner de manifiesto c&#xF3;mo las neuronas espec&#xED;ficas subserve comportamientos y los c&#xE1;lculos neuronales, y para abrir nuevas horizontes en el tratamiento cl&#xED;nico de los trastornos cerebrales. Las tecnolog&#xED;as que permiten el control temporal preciso de la actividad el&#xE9;ctrica de las neuronas espec&#xED;ficas, y no estas neuronas de los vecinos-, cuyos cuerpos celulares o procesos puede ser de apenas decenas o cientos de nan&#xF3;metros de distancia, debe incluir dos componentes. En primer lugar, se requieren como un gatillo un impulso transitorio de energ&#xED;a que soporta la precisi&#xF3;n temporal del control. En segundo lugar, se requiere un sensibilizador molecular que puede ser expresado en neuronas espec&#xED;ficas y que hace que estas neuronas espec&#xED;ficamente sensible a la energ&#xED;a entregada disparo. Optogen&#xE9;tica herramientas, tales como opsinas microbianas, se puede utilizar para activar o silenciar la actividad neural con los pulsos breves de luz. Herramientas termogenico, como los canales TRP termosensibles, se pueden utilizar para conducir aguas abajo actividad neuronal de los aumentos o disminuciones en la temperatura. Nosotros aqu&#xED; discutir los principios que subyacen a la operaci&#xF3;n de estos dos recientemente desarrollado, sino que se utiliza ampliamente, cajas de herramientas, as&#xED; como las direcciones est&#xE1;n tomando en el uso y la mejora de estas cajas de herramientas.

Jacob Bernstein

Biological Engineering,
Brain and Cognitive Sciences,
and McGovern Institute,
Biological Engineering, Brain and Cognitive Sciences, and McGovern Institute

Massachusetts Institute of Technology

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Jacob Bernstein

Biological Engineering,Brain and Cognitive Sciences,and McGovern Institute,Biological Engineering, Brain and Cognitive Sciences, and McGovern Institute

Massachusetts Institute of Technology

Scalable Fluidic Injector Arrays for Viral Targeting of Intact 3-D Brain Circuits

Biological Engineering,
Brain and Cognitive Sciences,
and McGovern Institute,
Biological Engineering, Brain and Cognitive Sciences, and McGovern Institute