प्रयोगशाला या नैदानिक ​​​​सेटिंग्स में स्तनधारी तंत्रिका तंत्र पर विश्वसनीय रूप से नज़र रखने और हेरफेर करने से न्यूरोवैज्ञानिकों को अपनी परिकल्पनाओं का परीक्षण करने की अनुमति मिलती है, जिससे नई महत्वपूर्ण खोजें हो सकती हैं।मस्तिष्क का अध्ययन करने के लिए सबसे अच्छी तरह से स्थापित और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रौद्योगिकियां इलेक्ट्रोड का उपयोग करती हैं, ऐसे उपकरण जो अपने परिवेश में विद्युत गतिविधि की निगरानी या उत्तेजित कर सकते हैं।

फिर भी चूहों पर हाल के अध्ययन,गैर-मानव प्राइमेटऔर अन्य स्तनधारियों ने भी स्तनधारी मस्तिष्क में न्यूरॉन्स की गतिविधि का अध्ययन करने के लिए ऑप्टिकल और ऑप्टोजेनेटिक तकनीकों के वादे पर प्रकाश डाला है।का फायदाऑप्टिकल तकनीकयह है कि वे विशिष्ट न्यूरॉन आबादी को उच्च स्तर की सटीकता के साथ, अधिक दूरी पर और बड़े कॉर्टिकल क्षेत्रों में फैले हुए लक्षित कर सकते हैं, जिससे न्यूरोवैज्ञानिकों को तंत्रिका गतिविधि को सावधानीपूर्वक ट्रैक करने और नियंत्रित करने की अनुमति मिलती है।

अपनी क्षमता के बावजूद, ये तकनीकें आम तौर पर टेबलटॉप माइक्रोस्कोप जैसे भारी और परिष्कृत प्रयोगशाला उपकरणों के उपयोग पर निर्भर करती हैं।कुछकंप्यूटर वैज्ञानिकोंऔर इंजीनियरों ने कम भारी और अधिक किफायती समाधान पेश करने की कोशिश की है, जैसे कि लेंस रहित लघु माइक्रोस्कोप जो गणना करके छवियों को कैप्चर और डिजिटल रूप से पुनर्निर्माण करते हैं।फिर भी इन समाधानों की भी सीमाएँ हैं, जैसे लेंस-आधारित ऑप्टिकल तकनीकों की तुलना में कम रिज़ॉल्यूशन और अधिक कम्प्यूटेशनल आवश्यकताएँ।

कोलंबिया विश्वविद्यालय, न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक नया सबडर्मल ऑप्टिकल विकसित किया हैउपकरणजिसका उपयोग अधिक सटीकता के साथ मस्तिष्क की निगरानी और उसे उत्तेजित करने के लिए किया जा सकता है।यह डिवाइस,पुर:एक पेपर मेंप्रकृति इलेक्ट्रॉनिक्स, एक पूरक धातु-ऑक्साइड अर्धचालक (सीएमओएस)-आधारित ऑप्टिकल जांच पर निर्भर करता है।

एरिक एच. पोलमैन, हेयु यिन और उनके सहयोगियों ने लिखा, "सिर पर लगे विन्यासों के लिए सूक्ष्मदर्शी को लघु बनाने में काफी प्रगति हुई है, लेकिन मौजूदा उपकरण भारी हैं और मनुष्यों में उनके अनुप्रयोग के लिए अधिक गैर-आक्रामक, पूरी तरह से प्रत्यारोपण योग्य फॉर्म फैक्टर की आवश्यकता होगी।"उनके पेपर में."हम द्विदिश ऑप्टिकल उत्तेजना और रिकॉर्डिंग के लिए एक अल्ट्राथिन, लघु सबड्यूरल सीएमओएस ऑप्टिकल डिवाइस की रिपोर्ट करते हैं।"

टीम का उपकरण जिस ऑप्टिकल जांच पर आधारित है, जिसे एससीओपीई कहा जाता है, इसमें एक लचीला, लेंस-रहित और पतला लघु माइक्रोस्कोप, साथ ही एक ऑप्टिकल उत्तेजक भी शामिल है।विशेष रूप से, जांच इतनी पतली है कि प्राइमेट के मस्तिष्क के सबड्यूरल स्पेस में फिट हो सकती है;स्तनधारी मस्तिष्क को ढकने वाले ऊतक की दो परतों के बीच का एक संकीर्ण क्षेत्र, जिसे ड्यूरा मेटर और अरचनोइड मेटर के रूप में जाना जाता है।

"हम एक कस्टम सीएमओएस एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट का उपयोग करते हैं जो प्रतिदीप्ति इमेजिंग और ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना दोनों में सक्षम है, जो 200âµm से कम की कुल मोटाई के साथ एक जांच बनाता है, जो पूरी तरह से सबड्यूरल स्पेस के भीतर स्थित होने के लिए पर्याप्त पतला है।प्राइमेट मस्तिष्क," पोलमैन, यिन और उनके सहयोगियों ने लिखा।"हम दिखाते हैं कि डिवाइस का उपयोग इमेजिंग और ऑप्टिकल उत्तेजना के लिए किया जा सकता हैमाउस मॉडलऔर इसका उपयोग गैर-मानव प्राइमेट में गति की गति तक पहुंचने को डिकोड करने के लिए किया जा सकता है।"

अपने अध्ययन के हिस्से के रूप में, शोधकर्ताओं ने चूहों पर अपने उपकरण का परीक्षण किया, जिससे माउस मस्तिष्क की इमेजिंग और ऑप्टिकली उत्तेजना दोनों के लिए इसके वादे को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया।इसके बाद, उन्होंने गैर-मानव प्राइमेट्स के मोटर कॉर्टेक्स में न्यूरॉन्स की गतिविधि का अध्ययन करने के लिए भी अपने उपकरण का उपयोग किया।

उनके प्रारंभिक परीक्षणों में एकत्र किए गए परिणाम अत्यधिक आशाजनक थे, क्योंकि डिवाइस ने उन्हें रुचि के पूरे मस्तिष्क क्षेत्र की छवि बनाने की अनुमति दी, साथ ही उन्हें मस्तिष्क की गतिविधि के साथ जानवरों की गतिविधियों को सहसंबंधित करने की भी अनुमति दी।भविष्य में, यह नई आशाजनक तकनीक अनुसंधान के लिए दिलचस्प संभावनाएं खोल सकती है, जिससे अन्य न्यूरोवैज्ञानिकों को जानवरों के मस्तिष्क के भीतर कम आक्रामक तरीके से विशिष्ट न्यूरॉन्स की गतिविधि में सटीक हेरफेर और निगरानी करने की इजाजत मिल सकती है क्योंकि वे विशिष्ट गतिविधियों में लगे हुए हैं।

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