論文の概要: Laser stimulation of muscle activity with simultaneous detection using a diamond colour centre biosensor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.09516v1
• Date: Fri, 17 Dec 2021 14:07:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 07:08:51.198956
• Title: Laser stimulation of muscle activity with simultaneous detection using a diamond colour centre biosensor
• Title（参考訳）: ダイヤモンド色中心バイオセンサーを用いた同時検出による筋活動のレーザー刺激
• Authors: Luca Troise, Nikolaj Winther Hansen, Christoffer Olsson, James Luke Webb, Leo Tomasevic, Jocelyn Achard, Ovidiu Brinza, Robert Staacke, Michael Kieschnick, Jan Meijer, Axel Thielscher, Hartwig Roman Siebner, Kirstine Berg-S{\o}rensen, Jean-Fran\c{c}ois Perrier, Alexander Huck, Ulrik Lund Andersen
• Abstract要約: ダイヤモンドの色中心に基づく新しいタイプのバイオセンサーは、受動的、非侵襲的に知覚され、生体システムを画像化することができる。 レーザ刺激部位からの局所的な神経筋活動は,光電顕的・蛍光的アーティファクトを使わずに記録可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.96261204117952
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The detection of physiological activity at the microscopic level is key for understanding the function of biosystems and relating this to physical structure. Current sensing methods often rely on invasive probes to stimulate and detect activity, bearing the risk of inducing damage in the target system. In recent years, a new type of biosensor based on color centers in diamond offers the possibility to passively, noninvasively sense and image living biological systems. Here, we use such a sensor for the \textit{in-vitro} recording of the local magnetic field generated by tightly focused, high intensity pulsed laser optogenetic neuromuscular stimulation of the extensor digitorum longus muscles. Recordings captured a compound action potential response and a slow signal component which we seek to explain using a detailed model of the biological system. We show that our sensor is capable of recording localized neuromuscular activity from the laser stimulation site without photovoltaic or fluorescence artifacts associated with alternative techniques. Our work represents an important step towards selective induction of localized neurobiological activity while performing passive sensing and imaging with diamond sensors, motivating further research into mapping of neural activity and intra-cellular processes.
• Abstract（参考訳）: 顕微鏡レベルでの生理活性の検出は、生体系の機能を理解し、これを物理的構造に関連付ける鍵となる。 現在のセンシング方法は、標的システムの損傷を誘発するリスクを負い、活動の刺激と検出のために侵襲的なプローブに依存することが多い。 近年、ダイヤモンドの色中心に基づく新しいバイオセンサーは、受動的、非侵襲的に知覚され、生体の生体システムを画像化することができる。 そこで本研究では,筋伸展筋の高出力パルスレーザー光発生神経筋刺激によって生じる局所磁場の<textit{in-vitro}記録に,このようなセンサを用いた。 記録は複合行動電位応答と遅い信号成分を捉え、生体システムの詳細なモデルを用いて説明しようとする。 センサはレーザー刺激部位から局所的な神経筋活動を記録できるため, 代替技術に付随する光起電力や蛍光のアーチファクトを必要としない。 我々の研究は、ダイヤモンドセンサーによる受動的センシングとイメージングを行い、神経活動と細胞内プロセスのマッピングに関するさらなる研究を動機づけながら、局所的な神経生物学的活動の選択的誘導に向けた重要なステップである。

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