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新传感器允许研究人员跟踪大脑中的多巴胺

<p>测量多巴胺的新MIT发射器克服了早期发射器的局限性,提供更长时间的准确读数并覆盖更多大脑麻省理工学院的一组研究人员设计了一种新技术,可以比以前更精确地测量大脑中的多巴胺,这应该让科学家深入了解多巴胺在学习,记忆和情感中的作用多巴胺是大脑中神经元用来相互沟通的众多神经递质之一</p><p>以前用于测量这些神经递质的系统在他们提供的时间上受到限制准确的读数和他们可以覆盖多少大脑新的麻省理工学院设备,一系列微小的碳电极,克服了这两个障碍“没有人真正测量过这种空间尺度和时间尺度的神经递质行为有这样的工具将使我们能够探索潜在的任何神经递质相关疾病,“迈克尔西玛,David H Koch说材料科学与工程系工程系教授,麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员,该研究的高级作者此外,由于阵列非常小,它有可能最终适用于人类,以监测旨在提高多巴胺水平的疗法是否成功许多人类大脑疾病,尤其是帕金森病,与多巴胺的失调有关“现在正在使用深部脑刺激来治疗帕金森病,我们认为这种刺激是以某种方式为大脑补充多巴胺,但没有人真正测量到这一点,“科赫研究所博士后Helen Schwerdt说道,该论文的主要作者出现在芯片实验室研究纹状体这个项目中,Cima的实验室合作与David H Koch研究所教授R​​obert Langer,他有着悠久的药物输送研究历史,以及研究所教授Ann Gr aybiel几十年来一直在研究多巴胺在大脑中的作用,特别关注纹状体内纹状体多巴胺产生细胞的大脑区域,这对于习惯形成和奖励强化学习至关重要到目前为止,神经科学家一直使用碳电极用于测量大脑中多巴胺的轴直径约为100微米然而,这些只能在大约一天内可靠使用,因为它们会产生干扰电极与多巴胺相互作用能力的疤痕组织,其他类型的干扰膜也可以随着时间的推移,电极表面形成的形状此外,只有大约50%的可能性,单个电极最终会出现在有可测量的多巴胺的地方,Schwerdt说MIT团队设计的电极直径只有10微米并且结合在一起将它们分成8个电极阵列然后将这些精密电极包裹在称为PEG的刚性聚合物中,保护它们并保持当他们进入脑组织时,他们不会偏转然而,PEG在插入过程中被溶解,因此它不会进入大脑</p><p>这些微小的电极测量多巴胺的方式与较大版本相同</p><p>研究人员通过电极施加振荡电压,当电压达到某一点时,附近的任何多巴胺都会发生电化学反应,产生可测量的电流</p><p>使用这种技术,多巴胺的存在可以在几毫秒的时间尺度进行监测使用这些阵列,研究人员证明它们可以监测多巴胺水平在纹状体的许多部分立刻“我们追求这种高密度阵列的动机是,现在我们有更好的机会测量纹状体中的多巴胺,因为现在我们在纹状体中有8或16个探针,而不是只有一个,“Schwerdt说研究人员发现纹状体内多巴胺水平变化很大这并不奇怪,因为嘿没想到整个地区都在不断地沐浴在多巴胺中,但是这种变化很难证明,因为以前的方法一次只测量一个区域学习如何发生研究人员正在进行测试,看看这些电极可以持续给多长时间一个可测量的信号,到目前为止,该设备已保持工作长达两个月 通过这种长期感知,科学家应该能够长时间跟踪多巴胺的变化,因为习惯形成或新技能被学习“我们和其他人一直在努力获得良好的长期读数,”Graybiel说</p><p> ,麻省理工学院麦戈文脑研究所的成员“我们需要能够找出脑部疾病小鼠模型中多巴胺的症状,或者当动物学到东西时多巴胺会发生什么”她也希望学习更多关于结构在纹状体中的作用被称为striosomes这些细胞簇,由Greybiel多年前发现,分布在整个纹状体中她的实验室最近的工作表明,striosomes参与做出引起焦虑的决定这项研究是Cima和Graybiel实验室之间的更大合作,包括开发用于治疗脑部疾病的可注射药物输送装置的努力“所有这些螺栓都有什么联系我们正试图找到一种与大脑进行化学交互的方法,“Schwerdt说:”如果我们能够与大脑进行化学交流,它会使我们的治疗或测量更加集中和有选择性,我们可以更好地理解发生了什么“该论文的其他作者是麦戈文研究所研究科学家Minjung Kim,Satoko Amemori和Shimazu Hideki;麦戈文研究所博士后Daigo Homma;麦戈文研究所技术助理吉田智子;本科生Harshita Yerramreddy和Ekin Karasan该研究由美国国立卫生研究院,国家生物医学成像和生物工程研究所以及国家神经疾病和中风研究所出版:Helen N Schwerdt等人,“用于神经化学的亚细胞探针”从多个大脑网站录制,“Lab Chip,2017,Advance Article; DOI:101039 / C6LC01398H资料来源:

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