RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2025 Получить статью →
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов
Поиск →

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), Территория Инновационного Центра "Сколково", Большой бульвар д. 30, стр. 1, 3 этаж, секторы G3, G7, Москва, Московская обл., 121205, 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 (48) Похожие статьи (20) ↓

  1. А.М. Желтиков «Комбинационное рассеяние света в фемто- и аттосекундной физике» УФН 181 33–58 (2011)
  2. А.М. Желтиков «Да будет белый свет: генерация суперконтинуума сверхкороткими лазерными импульсами» УФН 176 623–649 (2006)
  3. А.М. Желтиков «Нелинейная оптика микроструктурированных волокон» УФН 174 73–105 (2004)
  4. А.А. Иванов, М.В. Алфимов, А.М. Желтиков «Фемтосекундные импульсы в нанофотонике» УФН 174 743–763 (2004)
  5. А.М. Желтиков «Дырчатые волноводы» УФН 170 1203–1215 (2000)
  6. 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» УФН 169 385–417 (1999)
  7. А.М. Желтиков «Изолированные волноводные моды интенсивных световых полей» УФН 174 1301–1318 (2004)
  8. М.И. Рабинович, М.К. Мюезинолу «Нелинейная динамика мозга: эмоции и интеллектуальная деятельность» УФН 180 371–387 (2010)
  9. Г.Р. Иваницкий, А.Б. Медвинский, М.А. Цыганов «От динамики популяционных автоволн, формируемых живыми клетками, к нейроинформатике» УФН 164 1041–1072 (1994)
  10. М.А. Цыганов, В.Н. Бикташев и др. «Волны в кросс-диффузионных системах — особый класс нелинейных волн» УФН 177 275–300 (2007)
  11. Г.Н. Борисюк, Р.М. Борисюк и др. «Модели динамики нейронной активности при обработке информации мозгом — итоги «десятилетия»» УФН 172 1189–1214 (2002)
  12. Г.Р. Иваницкий «Самоорганизующаяся динамическая устойчивость биосистем, далёких от равновесия» УФН 187 757–784 (2017)
  13. М.Б. Менский «Концепция сознания в контексте квантовой механики» УФН 175 413–435 (2005)
  14. В.С. Попов «Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)» УФН 174 921–951 (2004)
  15. А.М. Желтиков «Сверхкороткие световые импульсы в полых волноводах» УФН 172 743–776 (2002)
  16. Н.Б. Делоне «Многофотонная ионизация атомов» УФН 115 361–401 (1975)
  17. Г.Р. Иваницкий «XXI век: что такое жизнь с точки зрения физики» УФН 180 337–369 (2010)
  18. Г.Р. Иваницкий, А.Б. Медвинский, М.А. Цыганов «От беспорядка к упорядоченности — на примере движения микроорганизмов» УФН 161 (4) 13–71 (1991)
  19. Б.М. Карнаков, В.Д. Мур и др. «Современное развитие теории нелинейной ионизации атомов и ионов» УФН 185 3–34 (2015)
  20. В.В. Клиньшов, В.И. Некоркин «Синхронизация автоколебательных сетей с запаздывающими связями» УФН 183 1323–1336 (2013)

Список формируется автоматически.
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение