|
љ qqqqqqqqqqqq Rapidly progressing fiber-optic technologies open new avenues in biophotonics, providing an advanced platform for the creation of novel fiber-based imaging systems optical endoscopes, biophotonics-oriented fiber laser sources and optical neural interfaces. Накопленный в нашей лаборатории опыт точных физических измерений стало возможно эффективно применять в такой широкой и сложной realm of biology области как биология и, в частности, нейробиология. Эти исследования проводятся совместно с возглавляемой К. В. Анохиным лабораторией нейробиологии памяти НИИ нормальной физиологии имени П.К.Анохина РАМН.
Центральной проблемой нейробиологии является вопрос, как элементарные процессы в нейронах порождают когнитивные функции и сложные формы памяти у животных и человека. Наша нервная система обрабатывает огромное количество информации, закодированной в спайках, которые распростроняются между нейронами. Нерешенной до сих пор задачей является исследование молекулярных, клеточных и системных основ высших функций мозга. Если бы была возможность записывать сигналы от всех активных нейронов в сети при заданном поведении, то можно было бы воссоздать биологические механизмы памяти и интеллекта. К сожалению, для существующих техник измерения активности нейронов это невозможно по нескольким причинам. Как правило более точные методы регистрации ионных токов (с помощью электродов) сильнее ограничены по числу одновременно регистрируемых нейронов. С другой стороны при одновременной регистрации активности большого числа нейронов теряется информация об обработки данных отдельным нейроном в сети, вся информация просто усредняется. Именно оптические методы регистрации нейронной активности потенциально могут преодолеть эти проблемы. В нашей лаборатории ведется разработка методов регистрации нейронной активности у живых, свободноподвижных животных. An in vivo work typically imposes demanding requirements on ?ber components with regard to their ?exibility and compactness and the ability to integrate multiple functions such as optimal geometry local optical excitation of biomolecules, pickup of optical response, and low-loss pump and signal delivery. Это приводит к необходимости при исследованиях in vivo использовать оптические волокна, служащие одновременно для захвата отклика биологических систем и доставки оптического сигнала на детектор. (Doronina-Amitonova L.V., Fedotov I.V., Ivashkina O.I., Zots M.A., Fedotov A.B., Anokhin K.V., Zheltikov A.M. J. Biophotonics, v.3 (10?11), p.660?669, 2010) Благодаря своей все более растущей функциональности Fiber probes are the key components of optical biosensors and bioimaging devices. волоконно-оптические зонды становятся ключевыми компонентами оптических сенсорных систем. В нашей лаборатории разрабатываются применения уникальных свойств и, как следствие, расширенной функциональности микроструктурированных волокон и специальных волоконных компонент для in vivo функциональной визуализации белковых индикаторов нейронной активности в мозге трансгенных животных (Doronina L.V., Fedotov I.V., Voronin A.A., Ivashkina O.I., Zots M.A., Anokhin K.V., Rostova E.V., Fedotov A.B., and Zheltikov A.M., Optics Letters, v. 34 (21), p. 3373-3375, 2009). Для визуализации нейронной активности эффективно используются волоконные источники когерентного широкополосного излучения и перестраиваемых по частоте коротких импульсов. В настоящее время ведутся работы по оптимизации методов функциональной нелинейной микроскопии для приложений нейробиологии. Высокоточные оптические методы измерений, такие как многофотонная микроскопия, КАРС, генерация высоких гармоник, адаптируются для биологических задач. |
