एक पिपेट जो व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को सक्रिय कर सकता है

लिउपिंग यूनिवर्सिटी, लियू के प्रोफेसर डैनियल साइमन कहते हैं, “लंबी अवधि में, इस तकनीक का उपयोग न्यूरोलॉजिकल रोगों जैसे कि मिर्गी जैसे उच्च परिशुद्धता के साथ किया जा सकता है।”

मानव मस्तिष्क में लगभग 85 से 100 बिलियन न्यूरॉन्स होते हैं। इसमें लगभग एक ही मात्रा में मस्तिष्क कोशिकाएं हैं जो न्यूरॉन फ़ंक्शन का समर्थन करती हैं, उदाहरण के लिए, पोषण, ऑक्सीजन और उपचार। इन कोशिकाओं को glial कोशिकाओं कहा जाता है और इसे कई उपसमूहों में विभाजित किया जा सकता है। कोशिकाओं के बीच एक तरल पदार्थ से भरा स्थान होता है जिसे बाह्य मिलियू कहा जाता है।

कोशिकाओं के अंदर और बाहर के मील के बीच का अंतर सेल फ़ंक्शन के लिए महत्वपूर्ण है और एक महत्वपूर्ण पहलू दो मिलियस के बीच विभिन्न प्रकार के आयनों का परिवहन है। उदाहरण के लिए, न्यूरॉन्स सक्रिय हो जाते हैं जब पोटेशियम आयनों की एकाग्रता बदल जाती है।

यह ज्ञात है कि पूरे बाह्य मिलियू में बदलाव न्यूरॉन गतिविधि और मस्तिष्क की गतिविधि को प्रभावित करता है। हालांकि, यह अब तक ज्ञात नहीं है कि आयन एकाग्रता में स्थानीय परिवर्तन व्यक्तिगत न्यूरॉन्स और ग्लियाल कोशिकाओं को कैसे प्रभावित करते हैं।

एक्स्ट्रासेल्युलर मिलियू को बदलने के पिछले प्रयासों में मुख्य रूप से तरल के किसी न किसी रूप में पंपिंग शामिल है। लेकिन इसका मतलब यह है कि नाजुक जैव रासायनिक संतुलन परेशान है, जिससे यह जानना मुश्किल हो जाता है कि क्या यह द्रव में पदार्थ है, बदले हुए दबाव या बाह्य तरल पदार्थ के चारों ओर घूमता है जो गतिविधि की ओर जाता है।

समस्या के आसपास जाने के लिए, लियू में कार्बनिक इलेक्ट्रॉनिक्स, एलओई की प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं ने व्यास में केवल 2 माइक्रोमीटर को मापने वाला एक माइक्रोप्रिपेट विकसित किया। तुलना के लिए, मानव बाल 50 और एक न्यूरॉन व्यास में 10 माइक्रोमीटर के बारे में मापता है।

इस तथाकथित Iontonic माइक्रोप्रिपेट का उपयोग करते हुए, शोधकर्ता केवल आयन, जैसे पोटेशियम और सोडियम, को जोड़ सकते हैं, यह देखने के लिए कि यह न्यूरॉन्स को कैसे प्रभावित करता है। Glial सेल, विशेष रूप से एस्ट्रोसाइट, गतिविधि को भी मापा जाता है।

“Glial कोशिकाएं वे कोशिकाएं हैं जो अन्य – रासायनिक – मस्तिष्क का आधा हिस्सा बनाती हैं, जिनके बारे में हम ज्यादा नहीं जानते हैं क्योंकि उन कोशिकाओं को ठीक से सक्रिय करने का कोई तरीका नहीं है, क्योंकि वे विद्युत उत्तेजना का जवाब नहीं देते हैं। लेकिन दोनों न्यूरॉन्स और glial कोशिकाओं को रासायनिक रूप से उत्तेजित किया जा सकता है,” LOE में सहायक प्रोफेसर Sjöström, सहायक प्रोफेसर कहते हैं।

प्रयोगों को चूहों से हिप्पोकैम्पस मस्तिष्क ऊतक के स्लाइस पर आयोजित किया गया था।

“न्यूरॉन्स ने आयन एकाग्रता में बदलाव के लिए जल्दी से जवाब नहीं दिया जैसा कि हमने शुरू में उम्मीद की थी। हालांकि, एस्ट्रोसाइट्स ने सीधे और बहुत गतिशील रूप से जवाब दिया। केवल जब ये” संतृप्त “थे, तो तंत्रिका कोशिकाएं सक्रिय थीं। इसने मस्तिष्क में विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के बीच ठीक-ठीक डायनामिक्स को एक तरह से उजागर किया था, जो अन्य प्रौद्योगिकियों को करने के लिए प्रबंधन नहीं करते हैं,” थेरेसिया एरब्रिंग ने कहा।

कुछ हद तक सरल, आप कह सकते हैं कि पिपेट एक ग्लास ट्यूब को गर्म करके और इसे ब्रेकिंग पॉइंट तक खींचकर निर्मित किया जाता है। यह एक बहुत पतली और पतला टिप का उत्पादन करता है। इस प्रकार के माइक्रोप्रिपेट का उपयोग आमतौर पर मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि बनाने और मापने के लिए तंत्रिका विज्ञान में किया जाता है। LIU के शोधकर्ताओं के Iontronic माइक्रोप्रिपेट में एक विशेष रूप से अनुकूलित आयन-एक्सचेंज झिल्ली से भरा एक टिप है, जो रासायनिक साधनों द्वारा गतिविधि बनाना संभव बनाता है। इसके अलावा, यह पारंपरिक माइक्रोप्रिपेट के समान दिखता है, और इसी तरह से नियंत्रित होता है।

डैनियल साइमन कहते हैं, “फायदा यह है कि दुनिया भर के हजारों लोग इस उपकरण से परिचित हैं और जानते हैं कि इसे कैसे संभालना है। उम्मीद है कि यह जल्द ही उपयोगी बना देगा।”

अगला कदम माइक्रोप्रिपेट का उपयोग करके स्वस्थ और रोगग्रस्त मस्तिष्क ऊतक दोनों में रासायनिक सिग्नलिंग का अध्ययन जारी रखना है। शोधकर्ता चिकित्सा दवाओं के वितरण को भी विकसित करना चाहते हैं और मिर्गी जैसे न्यूरोलॉजिकल रोगों के खिलाफ इसके प्रभाव का अध्ययन करते हैं।