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
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
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/
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 brainPhys. Usp. 58 345–364 (2015); DOI: 10.3367/UFNe.0185.201504c.0371

Список литературы (185) Статьи, ссылающиеся на эту (23) ↓ Похожие статьи (20)

  1. Zheltikov A M Phys.-Usp. 64 370 (2021)
  2. Zheltikov A M Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 251 119351 (2021)
  3. Zheltikov A M Laser Phys. Lett. 18 025402 (2021)
  4. Rabinovich M I, Varona P Успехи физических наук 191 846 (2021)
  5. Chebotarev A S, Lanin A A et al J Raman Spectrosc 52 1552 (2021)
  6. Lanin A A, Chebotarev A S et al J. Phys. Photonics 3 044001 (2021)
  7. Ermatov T, Skibina Ju S et al Materials 13 921 (2020)
  8. Pochechuev M S, Solotenkov M A et al J. Biophotonics 13 (11) (2020)
  9. Dansette P-M, Burokas R et al Optics Communications 455 124462 (2020)
  10. Zheltikov A M, Scully M O Успехи физических наук 190 749 (2020)
  11. Eroshenko Yu N Успехи физических наук 190 671 (2020)
  12. Ermatov T, Petrov Yu V et al Materials 12 1424 (2019)
  13. Lefebvre J, Delafontaine-Martel P, Lesage F Photonics 6 66 (2019)
  14. Amitonova L V Appl. Opt. 57 9803 (2018)
  15. Roshchina M A, Ivashkina O I, Anokhin K V Neurosci Behav Physi 48 741 (2018)
  16. Pochechuev M S, Fedotov I V et al J. Biophotonics 11 (1) (2018)
  17. Fomicheva K A, Kindeeva O V et al Opt. Spectrosc. 125 137 (2018)
  18. Zheltikov A M Успехи физических наук 188 (10) (2018)
  19. Zheltikov A M Успехи физических наук 187 1169 (2017)
  20. Fedotov I V, Ivashkina O I et al J. Biophotonics 10 1485 (2017)
  21. Chernavskaya O D, Chernavskii D S BIOPHYSICS 61 155 (2016)
  22. Voronine D V, Altangerel N et al Optics in Our Time Chapter 7 (2016) p. 147
  23. Penzkofer A, Kateriya S, Hegemann P Dyes and Pigments 135 102 (2016)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение