پالس های نوری دقیق فعالیت های نورونی را کنترل می کنند

ساخت وبلاگ

طبق تحقیقات جدید انجام شده در دانشگاه ایلینوی، پالس ها ی نوری خاص فوق سریع می توانند نورون ها را به فوران وادار کنند و قابلیت این را دارند که به بیماران با مشکل فعالیت ها ی خواب و بیداری و مشکلات رفتاری کمک کنند.

شیمی دان ها از پالس ها ی نوری دقیقی که به آن ها پالس ها ی نوری کنترل شده ی منسجم گفته می شود، برای تنظیم کردن واکنش ها ی شیمیایی استفاده کرده اند. اما برای اولین بار در این پروژه از این تکنیک برای کنترل عملکرد یک سلول زنده استفاده شده است. در این پروژه از سلول ها ی بینایی سنجی موش (سلول ها یی که ژن خاصی به آن ها اضافه شده است تا بتوانند به نور پاسخ داده و در برابر تابش، حساسیت نشان دهند) استفاده کرده اند. با این حال، محققان معتقدند که همین تکنیک در مورد سلول ها یی مانند شبکیه که به صورت طبیعی به نور حساسند نیز می تواند استفاده شود.

شبکیه

مثلی پیرامون اینکه چشم، پنجره ای به روح است، بسیار ارزشمند است؛ چرا که بدن ها ی ما به نور حساسیت نشان می دهند. به گفته ی دکتراستفن بوپارت، رهبر این پروژه که دستاوردهای آن در مجله یNature Physicsمنتشر شده است:

دریافت کننده ها ی نور در شبکیه ی چشم، به قسمت ها ی مختلف مغز که احساسات و همچنین قسمت ها ی آهنگ ها ی سوخت و ساز و هوشیاری را کنترل می کنند، متصل هستند.

بوپارت، پروفسور دانشگاه ایلینوی در زمینه ی مهندسی الکترونیک، کامپیوتر و زیست مهندسی و همچنین دکتر داروساز است. محققان از نور برای تحریک یک کانال حساس به نور در غشا ی نورونی استفاده کرده اند. زمانی که کانال ها تحریک شوند، به یون ها اجازه ی ورود داده می شود که باعث فوران نورون ها می شود.

در حالی که بیش تر سیستم ها ی بیولوژیک در طبیعت، به نور پیوسته ی خورشید عادت دارند، تیم بوپارت از پالس ها ی نوری بسیار کوتاه در حد کم تر از ۱۰۰ فمتو ثانیه، استفاده کرده اند. این پالس ها ی کوتاه، انرژی بسیار زیادی را در مدت زمان بسیار کمی منتقل می کنند و باعث برانگیخته شدن مولکول ها به حالت ها ی انرژی متقاوتی می شوند. در کنار کنترل کردن مدت تابش پالس ها ی نوری، تیم بوپارت، مرتبه ی طول موج ها را نیز کنترل می کنند.طبق گفته ی بوپارت:

تمامی پالس ها ی نوری، شامل پالس ها ی نوری بسیار کوتاه و بسیار سریع، از رنگ ها ی بسیاری تشکیل می شوند. می توانیم میزان روشنایی و ترتیب تابش هر رنگ را کنترل کنیم.

برای مثال، انرژی طول موج آبی بسیار بیش تر از انرژی طول موج قرمز است. اگر ترتیب تابش رنگ ها را کنترل کنیم، در واقع میزان انرژی دریافتی مولوکول در یک زمان مشخص را کنترل کرده ایم. اگر بتوانیم پالسی تولید کنیم که در آن رنگ آبی قبل از رنگ قرمز تابیده شود، این بسیار با زمانی که رنگ قرمز قبل از رنگ آبی تابیده شود متفاوت است.

نورون عامل آگاهی

محققان، الگو ها یی از پالس ها ی نوری تنظیم شده را نشان دادند که باعث فوران نورون ها در الگو ها ی متفاوتی می شود. بوپارت گفت:

کنترل نور همدوس، باعث انعطاف بیش تر در زمینه ی ژن ها ی اپتیکی می شود. چرا که تغییر دادن ویژگی ها ی پالس ها ی نوری، راه ها ی بیش تری را پیش پای محققان قرار می دهد. در صورتی که قبل از این روش، برای دریافت رفتار متفاوت از نورون ها، باید تغییراتی در ژن موش ها ایجاد می کردیم.

پژوهشگران در حال کار روی روش ها ی کنترل نور همدوس با پاسخ نوری طبیعی هستند. برای مثال کار بر روی سلول ها ی شبکیه و ژن ها ی اپتیکی. در نهایت بوپارت چنین اظهار می کند:

کاری که ما برای اولین بار انجام می دهیم، استفاده از نور کنترل شده ی همدوس برای تنظیم عملکرد بیولوژیک است. ژن ها ی اپتیکی، تنها یک مثال است که در این مقاله استفاده کردیم. این پروژه بسیار گسترده تر از این مثال است. این روش می تواند بدون نیاز به دارو، عملکرد سلول ها را تنظیم کند و بیماران را درمان کند.

علم وفناوری...
ما را در سایت علم وفناوری دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : 9elme1404c بازدید : 160 تاريخ : شنبه 18 آذر 1396 ساعت: 16:36