Project R-3504

Imaging van neurale activiteit op cellulair- en netwerkniveau door middel van optisch gedetecteerde diamant spin-magnetometers en nanodeeltjes-FRET-sensoren (Onderzoek)

De recente ontwikkeling van contact-loze gereedschappen voor real-time bewaking van cel fysiologie met moleculaire oplossingen in-vivo start met het openen van een fascinerende wereld die fundamentele kennis bevat van biofysica op moleculaire en cellulaire schaal, vooral in exciteerbare cellen zoals neuronen. optische probing van elektromagnetische activiteit in alleenstaande neuronen en netwerken zouden dan een doorbraak voor niet-invasieve karakterisatie van neuronale opkomende collectieve eigenschappen. Nanoschaal in kaart brenging van neuronale signalen, uiteindelijk op subdrempel niveaus zouden de kloof tussen cellulaire en systeem-niveau fenomenen overbruggen, zoals ritme generering, adaptatie, plasticiteit, en informatie verwerking, terwijlbijdragingen aan dissectie van brein 'connectomics' - i.e., het aansluitschema van het brein. Dit project ontwikkeld een nieuw uitgevonden cellulaire beeldvormingtechniek afgeleid van optisch gededecteerde magnetische resonantie (ODMR) en Foerster Resonantie Energie Transfer (FRET), manipulering van alleenstaande-fotonen en spins in nano-diamant (ND) partikels. Deze originele techniek wordt voorgesteld als een goed alternatief voor calcium- of voltage-gevoelige fluorofores in vooraanstaand neurowetenschappelijk onderzoek. In ons voorstel gebruiken we ND partikels die ontworpen zijn om stikstof-vragende-defecte centra te bevatten, gebruikt voor quantum- optische en elektrische beeldvorming. Op 'transfectie' van de neuronen door gefunctionaliseerde NDs, deze techniek zal ons in staat stellen om onderzoek te voeren met optische signalen en ultra-zwakke elektromagnetische velden in alleenstaande neuronen en microcircuits,gerelateerd tot actie- en synaptische potentialen maar tot nu toe nog steeds volledig niet ontdekt. Een nieuw ontworpen 'magnetische' beschrijving van neuronale prikkelbaarheid zullen dan voor de eerste keer geaddresseerd worden, gebaseerd op extreme gevoeligheden van ultra-zwakke magnetische velden wanneer deze werken met enkele rotaties.

01 januari 2012 - 31 december 2015