Optogenetic功能磁共振成像

Optogenetic fMRI激活区域非常具有高度针对性的。这种特异性提供什么优势?

高度特定的大脑活动区域被optogenetic fMRI代表下游目标的神经活动发起的optogenetically调制区域(s)随后传播。这种特异性是由许多因素的组合,主要包括我)病毒表达,optogenetic调制模式设计和响应当地神经元数量的属性;二世)发起的强度和时间属性的神经活动;三世)自发的活动发生在多尺度optogenetic扰动;四世)直率,密度和驾驶/调节性能的结构刺激站点之间的连接和下游目标;V)动态刺激网站之间的功能连通性和下游目标,和六世功能磁共振成像数据采集(即。、系统设置、序列等)和分析方法。使用特异性、spatiotemporally-precise和可逆的起始/操纵的神经活动同时可视化大规模反应和多功能成像设计,optogenetic fMRI结合了精确控制实验和灵活的读出询问各种属性的远程功能神经回路/网络和大规模的神经活动的时空协调。

虽然一些神经元神经网络非常本地化,某些optogenetic刺激诱发brain-wide反应。当这些可以看到和他们扮演的是什么角色呢?

大脑是一个非凡的生物信息处理系统,由许多神经元的数量,功能上专门的电路和网络连接。在活动任务或休息,大脑协调各种神经活动在不同时空尺度在本地电路和/或brain-wide网络执行功能。Brain-wide人口适当刺激神经元的反应可以看出,展览Brain-wide远程预测或启动低频活动传播Brain-wide的能力。这种brain-wide反应反映多个开凿的招聘目标刺激神经元的数量或神经活动的网站。他们扮演了一个重要的角色在全球大脑状态的动态切换,选择调制brain-wide功能网络通信,控制的分布式信息存储和组织,等等。

有功能磁共振成像研究,很难甚至不可能进行使用常见的刺激方法?

目前是不可能像大脑的反应经历多感官上下文或自然风光主题使用公共optogenetic刺激方法。与分辨率亚尺度纤维直径的限制,很难执行多点和不可能实现单细胞水平精确optogenetic扰动。常见刺激范式设计还利用平方脉冲重复刺激限制optogenetic fMRI研究研究在自然情况下更多的生理反应了。同时,闭环刺激神经元的数量需要实时监控当地的神经活动与millisecond-scale时间分辨率来确定动态的局部神经元数量或网络,这是使用常见的刺激方法难以进行。

Optogenetic fMRI主要是临床技术。如何发现这种方法转化为临床意义?

健康对照组发现optogenetic fMRI研究可以提高我们对正常的大脑是如何工作的理解和促进发展的功能磁共振成像/神经影像学方法将采用在临床的设置。与此同时,optogenetic功能磁共振成像结果在正常和疾病模型之间的差异可以指导诊断技术的发展,阐明潜在疾病的机制。此外,optogenetic fMRI发现疾病模型可以用于指导治疗干预措施的发展。

我们离多远理解神经网络在细胞水平?

目前,fMRI不能再实现的空间分辨率,然而,技术发展的几个方面可以帮助我们在细胞水平研究神经网络在未来几年。首先,再处理的神经回路多才多艺的尖端遗传工具结合功能磁共振成像已经开始向人类提供了巨大的机会来检查的结果干扰神经网络在细胞水平。第二,再结合分辨率光学成像与optogenetic fMRI将有助于深化我们对神经网络在细胞层面上的理解。第三,最近持续发展精密optogenetic刺激方法(如全息刺激),我们将能够进行optogenetic刺激细胞水平而可视化全脑功能磁共振成像的间接影响。

大脑是一个非凡的生物信息处理系统。

我们将能够进行optogenetic刺激细胞水平而可视化全脑功能磁共振成像的间接影响。

吴教授Ed x

吴博士是林主席吴教授,香港大学的生物医学工程。他获得大麻在1984年从天津大学电气工程,MSc在威斯康辛-麦迪逊大学的医学物理学,1988年,加州大学欧文放射科学博士学位在1993年。Wu博士从1990年到2003年,在纽约哥伦比亚大学的助理教授首先是后来放射学和生物医学工程的副教授。吴医生在2003年搬到香港大学。他的研究兴趣包括MRI生物物理学,重建算法,先进的生物医学应用程序和访问医疗系统工程(www4.hku.hk bisplab /)。目前,他的一个关键的研究重点是开发最先进的核磁共振方法来探测大脑回路由梳理功能和功能在动物模型中,扩散和光谱MRI与电生理学、行为评估和神经调节光遗传学等方法。ISMRM Wu博士是民选的,IEEE, AIMBE。Wu博士是亚太的编辑在生物医学核磁共振(现)自2011年以来。