Research projects 16b5cb1397496f2590dec6c16f05753bab2f892c1e324c7b5412a8b13a5758a4

Kutatási projekt

Újfajta 2-fotonos fotokémiai anyagok és szilicium karbid alapú nanomarkarek fejlesztése neuronhálózatok aktivitásának és a dendritikus jel integrációnak gyors, három dimenziós multi-foton mikroszkópiával történő mérésére

Egyetemi egységek

Juhász Gyula Pedagógusképző Kar
Alkalmazott Természettudományi Intézet
Kémiai Informatika Tanszék

Hasznosíthatóság szintje

Ismeretbővítő kutatás (alap- elméleti kutatás)

Kulcsszavak

kétfotonos gerjesztés, molekulamodellezés

Kutatási projekt leírása

Ahhoz hogy megértsük az idegsejtek és idegsejt hálózatok jelintegrációjának működését, az aktivitást (azaz a kimeneteket) szimultán kell mérni több térbeli lokációban: idegsejtek dendritjeiben, axonjaiban illetve az ezekből felépülő neuronhálózatokban. Egy olyan új módszert fejlesztünk, amely képes a két-foton effektus segítségével 3D-ben egyszerre mérni és fotokémiailag aktiválni számtalan térbeli lokációban a jelenleg elérhetőknél lényegesen effektívebb GABA és glutamát fotokémiai anyagok és egy újfajta szilicium karbid alapú feszültség szenzor segítségével. A mikroszkóp nagy térfogatban (> 700x700x1400 µm3), és több mint 50/pont kHz-el lesz képes komplex téridőbeli szinaptikus bemeneti mintázatokat generálni az új fotokémiai anyagok segítségével, ezáltal lehetségessé válik a neuronhálózatokra jellemző komplex fiziológiás mintázatok reprodukálása. Másrészt ezzel párhuzamosan, a fenti nagy térfogatban és sebességekkel, lehetséges lesz a sejtek kimenetének, és a köztes információfeldolgozási állomásoknak is az egyidejű mérése. Hasonlóképpen nemcsak idegsejtek, hanem neuronhálózatok kimenet-bemenet karakterisztikáját is feltérképezhetjük. A fentiekben használt szilícium karbid (Si:C) feszültség szenzor nem toxikus, non-invazív és két-fotonosan is gerjeszthető, ezért vélhetően az idegtudomány, a biológia és az orvostudományok több területén kerülhet alkalmazásra. 
A komplex metodikát arra használjuk ebben a projektben, hogy kvantitatívan megmérjük a neuronális jelösszegződés matematikai természetét komplex ideghálózati működés közben, egész konkrétan: az éles hullám (sharp wave) aktivitás alatt, amikor jellemzően összetett szinkron aktivitás érkezik 1-1 idegsejtre.

Kutatóműhelyek

Kémiai Informatika

TUDOMÁNYÁGAK

Kémiai tudományokInformatika