Neuronen ‘Aan en uit zetten’ stap dichterbij via infrarood licht

Natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam hebben met collega’s uit Duitsland en de VS een nieuwe, efficiënte techniek ontwikkeld om met behulp van laserlicht dit doel te bereiken.

Trefwoorden: #Antonio Capretti, #Duitsland, #goud, #hersencel, #infrarood, #Institute of Physics, #Jan Hirtz, #laser, #licht, #nabij-infrarood, #nano, #natuurkunde, #neuronen, #neurowetenschappen, #Universiteit van Kaiserslautern, #UvA, #VS, #Wieteke de Boer

Lees verder

research

( Foto: UvA )

ENGINEERINGNET.BE - Het gecontroleerd ‘aan en uit kunnen zetten’ van neuronen is een belangrijk doel in de neurowetenschappen.

Wetenschappers hebben recent ontdekt dat de neuronale activiteit kan worden bewerkstelligd door nabij-infrarood laserlicht te schijnen op nanodeeltjes van goud, die nauwkeurig aan hersencellen zijn vastgemaakt.

Natuurkundige Wieteke de Boer, verbonden aan het Uva-Institute of Physics, en bioloog Jan Hirtz, werkzaam aan de Universiteit van Kaiserslautern, hebben een nieuwe en efficiënte techniek ontwikkeld om dit voor elkaar te krijgen. De Boer en Hirtz werkten hiertoe samen met collega’s aan de UvA en aan het NeuroTechnology Center van de Columbia-universiteit in New York.

Het feit dat laserlicht neuronen kan activeren wordt toegeschreven aan het genereren van warmte wanneer de gouddeeltjes, vastgemaakt aan het neuronale membraan, optisch geëxciteerd worden.

Deze theorie wordt ondersteund door simulaties die zijn uitgevoerd door UvA-natuurkundige Antonio Capretti. Hij bedacht dat het effect mogelijk een gevolg is van een specifiek niet-lineair optisch absorptieëffect in de gouddeeltjes, en deed vervolgens de theoretische analyse om dit model te staven.

De nieuwe benadering kan een niet-giftig, niet-genetisch alternatief bieden voor veelgebruikte optische, biologische manieren om hersencellen te activeren. Het gebruik van nabij-infrarood licht, met een laag excitatievermogen, minimaliseert de lichtschade aan het hersenweefsel, terwijl het licht toch enkele honderden micrometers tot millimeters in het weefsel kan doordringen.

De onderzoekers hebben hun methode getest in levende muizen en in levend hersenweefsel van muizen. Ook is er beweging mee gestimuleerd in een klein zoetwaterdiertje, de Hydra Vulgaris.

De methode is veelbelovend voor toepassingen in andere biologische systemen, en in de toekomst ook voor behandeling van neurologische en mentale aandoeningen.


Bij de foto (artist impression):
laserlicht (rood) beïnvloedt neuronen door wisselwerking met vastgemaakte gouddeeltjes (groen).