تكنيك هاي تحريك انتخابي- الگويي شبكه هاي عصبي مغز در اپتوژنتيك

Selective-Pattern Stimulation Methods for Brain Neural Networks in Optogenetics

عملكرد مغز برخواسته از فعاليت هماهنگ ميان نورون ها است كه اجزاي سلولي مغز به شمار مي روند. سلول هاي عصبي در مدارهاي سه بعدي پيچيده اي سازمان دهي مي شوند. اين مدارها شامل ده ها نوع سلول عصبي متفاوت هستند كه در زير شبكه هايي كه عملكرد هاي خاص را در مغز تعيين مي كنند، در كنار يكديگر آرايش يافته اند. پرسش اساسي در علم اعصاب اين است كه الگوهاي فعاليت چگونه در اين مدارهاي پيچيده ي سلولي، عملكرد مغز و نيز رفتار ناشي از آن را كنترل مي كنند. پاسخ به اين سوالات به دليل مشكلات مربوط به دستكاري فعاليت هاي نورون هاي خاص در مقياس زماني سريع، چالش برانگيز شده است، زيرا پاسخ عصبي به تحريك خارجي مي تواند تنها به كوتاهي چند ميلي ثانيه و يا حتي كمتر باشد. پيشرفت ها در زمينه ي اپتيك و نيز توسعه ي مولكول هايي كه توانايي پيدا كردن نورون هاي ويژه و دستكاري فعاليت هاي عصبي آنها را دارند، مطالعه ي سيستم عصبي مركزي و توانايي ما را در پاسخگويي به چنين سوالاتي متحول ساخته است. در عين حال اين روش داراي چالش هايي است كه كاربرد آن را محدود مي كنند. تكنيك هاي جديد نوري در تركيب با روش اپتوژنتيك مي توانند چالش هاي مربوط به اين روش را تا حد زيادي برطرف سازند.

Brain function is derived from the coordinated activity among neurons which are its cell components. Neural cells are organized in complicated three dimensional circuits that include tens of different cell-types. These cells are arranged in sub-networks that determine specific brain functions. The important question in neuroscience is that how the activity patterns of these complex cell circuits control the brain function and its subsequent behavior. Addressing these questions is challenging due to manipulation difficulty of the activity of specific neurons on the order of neuronal response time to external stimulations which can be only a few milliseconds or even less. Advances in optics as well as the development of molecules that can find specific neurons and manipulate their activity have revolutionized the study of the central nervous system and our ability to respond to such questions. However this technique has some challenges that limit its applications. New optical techniques in combination with optogenetics can greatly overcome these challenges.