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. 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 «Изолированные волноводные моды интенсивных световых полей» 174 1301–1318 (2004)
  6. А.М. Желтиков «Дырчатые волноводы» 170 1203–1215 (2000)
  7. 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)
  8. А.М. Желтиков «Сверхкороткие световые импульсы в полых волноводах» 172 743–776 (2002)
  9. М.И. Рабинович, М.К. Мюезинолу «Нелинейная динамика мозга: эмоции и интеллектуальная деятельность» 180 371–387 (2010)
  10. П.Г. Крюков «Непрерывные фемтосекундные лазеры» 183 897–916 (2013)
  11. Н.Б. Делоне «Многофотонная ионизация атомов» 115 361–401 (1975)
  12. Б.М. Карнаков, В.Д. Мур и др. «Современное развитие теории нелинейной ионизации атомов и ионов» 185 3–34 (2015)
  13. В.С. Попов «Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)» 174 921–951 (2004)
  14. А.Л. Ивановский «Магнитные эффекты в немагнитных sp-материалах, индуцированные sp-примесями и дефектами» 177 1083 (2007)
  15. М.В. Харламова «Электронные свойства одностенных углеродных нанотрубок и их производных» 183 1145–1174 (2013)
  16. А.Е. Храмов, Н.С. Фролов и др. «Функциональные сети головного мозга: от восстановления связей до динамической интеграции» 191 614–650 (2021)
  17. А.Н. Павлов, А.Е. Храмов и др. «Вейвлет-анализ в нейродинамике» 182 905–939 (2012)
  18. В.Н. Бинги, А.В. Савин «Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы» 173 265–300 (2003)
  19. Г.Н. Макаров «Применение лазеров в нанотехнологии: получение наночастиц и наноструктур методами лазерной абляции и лазерной нанолитографии» 183 673–718 (2013)
  20. С.И. Лепешов, А.Е. Краснок и др. «Гибридная нанофотоника» 188 1137–1154 (2018)

Список формируется автоматически.

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