RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2015

 / 

Апрель

←  →

Обзоры актуальных проблем


Нейрофотоника: оптические методы исследования и управления мозгом

 а, б,  а, б,  а, б,  в,  а, б, в, г
а Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Воробьевы горы, Москва, 119991, Российская Федерация
б Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий (Российский квантовый центр), ул. Новая 100, Сколково, Московская обл., 143025, Российская Федерация
в Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», пл. акад. Курчатова 1, Москва, 123182, Российская Федерация
г Texas A&M University, College Station, Texas, USA

Методы оптической физики открывают уникальные возможности для исследования мозга и высшей нервной деятельности. На стыке передовых лазерных технологий и современной нейробиологии стремительно развивается новое междисциплинарное направление естественнонаучных исследований — нейрофотоника, в рамках которой разрабатывается обширный арсенал средств для функциональной диагностики мозга, стимуляции отдельных нейронов и их сетей, а также молекулярной инженерии клеток мозга с целью диагностики и терапии нейродегенеративных и психических заболеваний. Центральная роль в решении наиболее сложных задач исследования мозга, включая изучение клеточных и молекулярных механизмов формирования памяти и поведения, отводится световодным системам. На основе оптических волокон нового поколения разрабатывается уникальный, принципиально новый класс устройств нейрофотоники и лазерной нейроинженерии — волоконно-оптические нейроэндоскопы и нейроинтерфейсы. Такие системы открывают новые горизонты в исследовании сложнейших функций мозга, обеспечивая возможность долговременной мультиплексной регистрации отклика флуоресцентных маркерных белков, а также фотостимуляции нейронной активности в глубоких слоях мозга живых свободноподвижных животных с высоким пространственным разрешением и минимальной степенью инвазивности. На этой основе в экспериментах с живыми свободноподвижными животными реализуются уникальные методики исследования процессов обучения и формирования долговременной памяти. Представлен обзор этого быстро развивающегося направления исследований.

Текст pdf (1,6 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0185.201504c.0371
Ключевые слова: нейрофотоника, оптоволоконные системы, нелинейно-оптическая микроскопия
PACS: 42.81.−i, 87.19.L−, 87.85.D− (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0185.201504c.0371
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2015/4/c/
000357718100003
2-s2.0-84936750581
2015PhyU...58..345D
Цитата: Доронина-Амитонова Л В, Федотов И В, Федотов А Б, Анохин К В, Жёлтиков А М "Нейрофотоника: оптические методы исследования и управления мозгом" УФН 185 371–392 (2015)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 25 декабря 2014, 30 декабря 2014

English citation: Doronina-Amitonova L V, Fedotov I V, Fedotov A B, Anokhin K V, Zheltikov A M “Neurophotonics: optical methods to study and control the brain” Phys. Usp. 58 345–364 (2015); DOI: 10.3367/UFNe.0185.201504c.0371

Список литературы (185) Статьи, ссылающиеся на эту (40) Похожие статьи (20) ↓

  1. А.М. Желтиков «Комбинационное рассеяние света в фемто- и аттосекундной физике» 181 33–58 (2011)
  2. А.М. Желтиков «Да будет белый свет: генерация суперконтинуума сверхкороткими лазерными импульсами» 176 623–649 (2006)
  3. А.М. Желтиков «Нелинейная оптика микроструктурированных волокон» 174 73–105 (2004)
  4. А.А. Иванов, М.В. Алфимов, А.М. Желтиков «Фемтосекундные импульсы в нанофотонике» 174 743–763 (2004)
  5. А.М. Желтиков «Дырчатые волноводы» 170 1203–1215 (2000)
  6. А.М. Желтиков «Изолированные волноводные моды интенсивных световых полей» 174 1301–1318 (2004)
  7. М.И. Рабинович, М.К. Мюезинолу «Нелинейная динамика мозга: эмоции и интеллектуальная деятельность» 180 371–387 (2010)
  8. А.М. Желтиков, Н.И. Коротеев «Когерентные четьрехволновые процессы в возбужденных и ионизованных газовых средах: четырехфотонная спектрохронография, эллипсометрия и визуализация пространственного распределения атомов и ионов» 169 385–417 (1999)
  9. А.М. Желтиков «Сверхкороткие световые импульсы в полых волноводах» 172 743–776 (2002)
  10. Г.Н. Борисюк, Р.М. Борисюк и др. «Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом — итоги «десятилетия»» 172 1189–1214 (2002)
  11. Г.Р. Иваницкий, А.Б. Медвинский, М.А. Цыганов «От динамики популяционных автоволн, формируемых живыми клетками, к нейроинформатике» 164 1041–1072 (1994)
  12. Г.Р. Иваницкий «XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики» 180 337–369 (2010)
  13. М.Б. Менский «Концепция сознания в контексте квантовой механики» 175 413–435 (2005)
  14. М.А. Цыганов, В.Н. Бикташев и др. «Волны в кросс-диффузионных системах — особый класс нелинейных волн» 177 275–300 (2007)
  15. В.С. Попов «Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)» 174 921–951 (2004)
  16. Д.С. Чернавский «Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики» 170 157–183 (2000)
  17. П.Г. Крюков «Непрерывные фемтосекундные лазеры» 183 897–916 (2013)
  18. Н.Б. Делоне «Многофотонная ионизация атомов» 115 361–401 (1975)
  19. О.В. Бутов, К.А. Томышев и др. «Волоконные брэгговские решётки с наклонными штрихами и сенсоры на их основе» 192 1385–1398 (2022)
  20. Г.Р. Иваницкий, А.Б. Медвинский, М.А. Цыганов «От беспорядка к упорядоченности — на примере движения микроорганизмов» 161 (4) 13–71 (1991)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение