EAGER: Optical Molecular Imaging of Opioid Distribution and its Metabolic Effects in the Brain

EAGER:阿片类药物分布及其在大脑中代谢作用的光学分子成像

基本信息

项目摘要

This project will develop and demonstrate a unique live-tissue imaging platform that can detect the presence of opioids in live brain slices from mice, and image their effects on the cellular metabolism and coupled neural brain activity. This platform will allow the first visualization of how the presence of opioids affects the metabolism of neurons and astrocytes, and the subsequent neural spontaneous depolarization activity. The establishment and demonstration of this imaging platform will enable future comparative studies using morphine (the prototypical opioid), caffeine, and dopamine to elucidate how opioids differ from non-addictive compounds (e.g. caffeine and anesthetics) and prevalent neurotransmitters (e.g. dopamine) to modulate the cellular metabolism of the brain.This project will impact opioid addiction and related neuroscience and impact the broader research of drug development involving different diseases, organs, and preclinical models. The proposed imaging platform will be generally applicable to drug screening and discovery through preclinical imaging when the opioid is replaced by the drug of interest. The results of this project will be shared amongst the scientific/engineering and pharmaceuticalcommunities, and across wide segments of society in outreach activities. The new imaging andvisualization capabilities will inspire K-12 students to think about how technology can be used to benefit scientific investigations. Outreach activities will include demonstrations of this imaging platform to community groups through annual Engineering Open House events, as well as integration of these technological methods in Prof. Boppart's undergraduate Biophotonics and Biomedical Imaging courses.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目将开发并展示一个独特的活组织成像平台,该平台可以检测小鼠的活脑切片中的阿片类药物的存在,并对它们对细胞代谢和耦合神经脑活动的影响进行想象。该平台将首先可视化阿片类药物的存在如何影响神经元和星形胶质细胞的代谢以及随后的神经自发去极化活性。该成像平台的建立和演示将使未来的比较研究使用吗啡(原型阿片类药物),咖啡因和多巴胺,以阐明阿片类药物与非添加性化合物(例如咖啡因和麻醉剂)以及通用的神经转移(例如,脑电图)的脑(例如,脑电图)的脑电图(例如,脑电图)与非添加性化合物(例如咖啡因和麻醉剂)的不同之处。阿片类药物成瘾及相关神经科学,并影响涉及不同疾病,器官和临床前模型的药物开发的更广泛研究。当阿片类药物被感兴趣的药物取代时,提出的成像平台通常适用于通过临床前成像进行药物筛查和发现。该项目的结果将在科学/工程和药品社区中共享,以及社会各个部分的外展活动。新的成像和视觉化功能将激发K-12学生思考如何使用技术来使科学研究受益。外展活动将包括通过年度工程开放式活动活动向社区群体展示这个成像平台,以及将这些技术方法整合到Boppart教授的本科生物探针和生物医学成像课程中。这奖反映了NSF的立法任务,并被认为是通过基金会的智力评估来评估的,并且值得通过评估来评估基础的优点和广泛的范围。

项目成果

期刊论文数量(8)
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专利数量(0)
Two-photon microscope using a fiber-based approach for supercontinuum generation and light delivery to a small-footprint optical head.
双光子显微镜使用基于光纤的方法来生成超连续谱并将光传输到小型光学头。
  • DOI:
    10.1364/ol.381571
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhao,Youbo;Maguluri,Gopi;DanielFerguson,R;Tu,Haohua;Paul,Kush;Boppart,StephenA;Llano,DanielA;Iftimia,Nicusor
  • 通讯作者:
    Iftimia,Nicusor
Depixelation and enhancement of fiber bundle images by bundle rotation
  • DOI:
    10.1364/ao.59.000536
  • 发表时间:
    2020-01-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Renteria, Carlos;Suarez, Javier;Boppart, Stephen A.
  • 通讯作者:
    Boppart, Stephen A.
Simultaneous label-free autofluorescence-multiharmonic microscopy and beyond
  • DOI:
    10.1063/1.5098349
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Boppart, Stephen A.;You, Sixian;Tu, Haohua
  • 通讯作者:
    Tu, Haohua
Detection of weak near-infrared optical imaging signals under ambient light by optical parametric amplification.
  • DOI:
    10.1364/ol.44.004391
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yi Sun;H. Tu;Sixian You;Chi Zhang;Y. Liu;S. Boppart
  • 通讯作者:
    Yi Sun;H. Tu;Sixian You;Chi Zhang;Y. Liu;S. Boppart
Dynamic Tracking Algorithm for Time-Varying Neuronal Network Connectivity using Wide-Field Optical Image Video Sequences
使用广域光学图像视频序列的时变神经网络连接的动态跟踪算法
  • DOI:
    10.1038/s41598-020-59227-5
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Renteria, Carlos;Liu, Yuan-Zhi;Chaney, Eric J.;Barkalifa, Ronit;Sengupta, Parijat;Boppart, Stephen A.
  • 通讯作者:
    Boppart, Stephen A.
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