查尔斯·利伯和他的小组正在重写科学家研究视网膜细胞的规则
几十年来,希望了解视网膜如何解释视觉输入的科学家常常不得不采用侵入性技术从动物身上解剖视网膜,以记录细胞的活动,但由Lieber,Joshua和Beth开发的新系统弗里德曼大学教授兼化学和化学生物学系系主任,以及在利伯(Lieber)实验室工作的博士后洪国松(Hongsong Hong)使长期追踪清醒动物中数十个细胞的发射方式成为可能。
该系统使用由Lieber实验室开发的超柔性网状电子设备,可以无创注射并在细胞水平上与组织相互作用,从而使科学家能够同时记录多种视网膜细胞类型的活动数周。
在一项新研究中,Lieber和Hong不仅证明了该系统提供了跟踪视网膜细胞活性的新机会,而且还能够使用该系统揭示有关视网膜神经节细胞在多个昼夜节律周期中的行为的新信息。 。该研究6月29日发表在《科学》杂志上的一篇论文中,与约书亚·桑尼斯(Joshua Sanes),哈佛大学脑科学中心的Paul J. Finnegan家庭总监和杰夫·C·塔尔分子与细胞生物学教授以及其他主要作者Tian-Ming合作Fu是Lieber实验室的前研究生,而Mu Qiao是Sanes实验室的前研究生。
利伯说:“现在我们可以做以前梦were以求的事情。”“自1970年代以来,测量这种基本感觉输入的唯一方法是采用侵入性外科手术程序将动物的眼睛移开,(所以)我认为这为视觉研究开辟了全新的机会。即使我们正在对此进行记录新的方法论,我们能够找到新的生物学……所以我认为这将是一个重要的新工具,可以改变人们认为在该领域可以做的事情。”
系统中使用的网状电子设备是Lieber及其同事几年前开发的,它包括大孔和超柔韧性的电子网络,可以将其注入到软组织中,并在单个神经元水平上与神经系统相互作用。
Lieber说,注入网孔的能力是开发监测视网膜神经节细胞系统的关键。
他说:“这是这项工作的独特之处之一。”“由于这些网状(探针)是可注射的,我们可以做刚性探针无法做到的事情,这是非同轴植入。通常,当您使用探针时,您将其插入并沿单个探针拉出但是,国松和田明(或洪和傅)开发了这种非同轴技术来跟踪视网膜杯的曲率,从而使网状结构可以展开并保形地覆盖视网膜……因此,您可以最终想到作为人工受体层。”
而且由于组织状网状电子器件在生物学水平上与视网膜相互作用,因此作者能够在数小时内而非数周内追踪特定细胞的活性,从而获得了对一天中细胞昼夜周期的新认识。
洪说:“我们发现,某些细胞的发射速率在昼夜节律周期的不同时间发生了巨大变化。”“我们总结了从第一天到第七天三个昼夜周期中不同细胞的活性,对于某些细胞,其放电频率在一天中的上午8点至晚上8点之间有所增加,但是不同的细胞表现出完全相反的行为,且增加晚上发射速率。”
洪说,如果没有可注射的网片,这一发现将是不可能的。在某种程度上,这是因为研究人员需要在多个完整的昼夜周期中监视细胞-这对于传统的刚性探针而言是不可能的。
洪补充说,尽管研究人员以前曾观察到白天白天双极型视网膜细胞的活性增加,但这些测量是基于观察大量细胞的。发现某些细胞在夜间增加其活性的发现仅是由于网格能够观察并长期跟踪单个细胞的能力。
洪说:“这是我们可以使用此工具看到的新生物学,但这只是众多可能性中的一种。”
在未来的研究中,他计划与哈佛医学院神经病学教授和眼科学教授Joshua Sanes和Hezhigang合作,以探索理解青光眼的模型。