Зачем оптогенетике вода?

Ну, все уже знают про оптогенетику -- вы светите в мозг какой-нибудь крысе, и у нее возбуждаются нейроны. Не все, а лишь те, что реагируют на свет. И это по-своему замечательно, т.к. вы выбираете, какие клетки сделать светочувствительными. Но что если вы хотите “включать” клетки по одной? Не получится. Обычно в мозг вводят оптоволокно, оно там крепко сидит, и луч не настолько тонкий, чтобы попасть в один только нейрон. Даже если пустить такой луч, как им крутить?

Очевидно, на конец зонда хорошо бы поместить линзу и как-то менять ее фокус и поворачивать, чтобы луч как указкой ходил бы по разным клеткам. Но вот проблема: линза должна быть крохотной, уложиться бы в полсотню микрометров, плюс нужен поворотный механизм, а это механика, подача энергии и отвод тепла, и на таких масштабах очень трудно сделать дешево.

Но инженеры из MIT придумали. На конце зонда мааленький круглый резервуар глубиной 12 мкм со скошенными стенками. Туда заливают масло и сверху воду, они не смешиваются, и возникает четкая граница между ними. Это и есть линза. На стенках конуса электроды -- вы подаете напряжение, ток меняет поверхностную энергию стенок с гидрофобной на гидрофильную. То есть вода как бы проминает масло по бокам, граница выгибается вверх. Так называемый эффект электросмачивания. И теперь вы можете с помощью напряжения выбирать радиус кривизны линзы, то есть управлять фокусом.

Если дать разное напряжение на разные части стенок конуса, граница сохранит сферическую форму, но чуть наклонится в сторону, и так можно нацеливать луч в разные области. Микролинзы фокусируют свет до размера пятна ~ 10 мкм, что близко размеру тела нейронной клетки. Метод не требует движущихся частей, управление кривизной обратимо и потребляет очень малую мощность, что важно для зонда в глубине ткани, так как тепло может влиять на активность нейронов.

Разве не изящно? И совсем я не удивлен, что среди авторов снова Эд Бойден.

Занятно, что жидкость недавно помогла ученым ввести электрод в мозг. Нынче стремятся делать электроды как можно более тонкими и мягкими, чтобы меньше травмировать клетки. Обратная сторона биосовместимости -- оч. трудно такой мягкий волосок ввести в мозг. Он гнется при контакте с поверхностью и все. Приходится делать иглы и чехлы, они твердые, их вставляют вместе с электродом, затем вынимают. Решение так себе.

А тут новая идея. Электрод помещают в микрофлюидный канал. Затем толкают электрод вниз, а жидкость, текущая в канале, создает тяговую силу за счет разности скоростей и распределяет давление, приложенное сверху, вдоль всего волокна, удерживая его под напряжением. Так при контакте с мозгом электрод бы изогнулся, а тут со всех сторон вязкая текучая среда не дает ему. Он словно становится прочнее и входит в ткань как твердый. А жидкость просто стекает.

“Fluidic microoptics with adjustable focusing and beam steering for single cell optogenetics” | Optics Express | doi: 10.1364/OE.25.016825

Error

default userpic

Your reply will be screened

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.