Optimization of a Minimally-Invasive Bidirectional Optogenetic Peripheral Nerve Interface with Single Axon Read-in & Read-out Specificity

单轴突读入的微创双向光遗传学周围神经接口的优化

基本信息

  • 批准号:
    10917541
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-30 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Abstract We propose to develop a chronically implantable, all optical, optogenetic nerve interface that can non- invasively, optically neuromodulate individual axons of nerves in the parasympathetic or peripheral nervous system. The proposed interface would benefit treatment of human disease and disabilities related to the thoracic and abdominal organs and systems innervated by the cervical vagus nerve, such as epilepsy and metabolic disorders. We propose to optically interface from afferent/efferent axons in these nerves with the goal of modulating organs or brain circuits innervated by them. The bidirectional optical neural interface technology will utilize the capabilities of optogenetics enabled through viral vector transfection of afferent and/or efferent neurons with genetically targeted, optically activated reporter proteins and opsins. Our central premise is that we can use optics to communicate with axons in a nerve. For optical approaches to work we need to convert action potentials into an optical signal. This can be done using genetically encoded calcium indicators or other voltage sensitive proteins that change their fluorescent properties upon action potential generation in a neuron. Because nerves do not naturally express optical proteins, we will work with transgenic mice that express these proteins and use these mice models to refine our system before making it available for other researchers to use. We aim to develop a compact, bench-top optical system that can be shared with other research labs to provide the unique ability of being able to interrogate specific fascicles and axons within the nerve. In the future, this technology has potential for translation to human clinical applications. The technology in the proposal is ambitious, but we have formed an outstanding team of cell biologists, neuroscientists, biomedical, electrical, and mechanical engineers. The team has an excellent track record of successful collaborations on multiple grants and publications.
项目摘要 我们建议开发一种长期植入的,所有光学的,光遗传学神经界面 在副交感神经或周围神经中,具有侵入性的,光学上神经调节的神经轴突 系统。拟议的界面将使人类疾病和残疾的治疗 胸神经神经支配的胸腔和腹部器官和系统,例如癫痫和 代谢障碍。我们建议与这些神经中的传入/传出轴突进行光学接口 调节器官或大脑电路的目标。双向光学神经界面 技术将利用通过传入的病毒矢量转染实现光遗传学的能力 和/或具有遗传靶向,光学活化的报告基因蛋白和OPSIN的神经元。 我们的中心前提是,我们可以使用光学元件与神经的轴突进行通信。用于光学 工作方法我们需要将动作电位转换为光学信号。这可以使用 遗传编码的钙指示剂或其他改变其荧光的电压敏感蛋白 神经元中动作潜在产生的特性。因为神经不会自然表达光学 蛋白质,我们将与表达这些蛋白质并使用这些小鼠模型的转基因小鼠合作 我们的系统在使其可供其他研究人员使用之前。 我们旨在开发一个可以与其他研究实验室共享的紧凑,台面光学系统 能够审问神经内特定束和轴突的独特能力。将来,这个 技术有可能转化为人类临床应用。提案中的技术是 雄心勃勃,但我们组成了一个杰出的细胞生物学家,神经科学家,生物医学,电气, 和机械工程师。该团队在多个多次合作方面拥有出色的记录 赠款和出版物。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A review of materials used in tomographic volumetric additive manufacturing.
  • DOI:
    10.1557/s43579-023-00447-x
  • 发表时间:
    2023
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  • 影响因子:
    1.9
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