由波士顿大学团队开发的单神经元精确光声刺激
作者：卡罗琳·阿马托
一篇由波士顿大学团队撰写的题为“单个神经元的非遗传光声刺激”的文章将发表在《光：科学与应用》杂志上。该澳门威尼斯人注册网站研究由杨晨教授（欧洲经委会，化学，MSE）和程吉鑫教授（欧洲经委会，BME， MSE）领导，John White教授（BME）和Man hengye教授（生物学）合作。对这项工作做出重要贡献的澳门威尼斯人注册网站研究生和澳门威尼斯人注册网站研究人员包括石琳丽（化学）、蒋颖（欧洲经委会）、Fernando Fernandez （BME）、郭晨（欧洲经委会）和陆兰（欧洲经委会）。
高空间分辨率的神经刺激对推进脑回路的认识和治疗神经系统问题具有重要意义。经颅聚焦超声已成为一种非遗传方法，可引起动物（如小鼠和兔子）的运动反应。人类也可以通过使用超声波刺激表现出感官反应。然而，传统的压电换能器的空间分辨率被限制在几毫米。人们仍在寻求更高精度的新策略，以便在单细胞水平上理解机械刺激，并为潜在的临床应用提供高精度。
该团队合作澳门威尼斯人注册网站研究和开发了锥形光纤光声发射器（TFOE）。TFOE利用光声效应，在距离TFOE光纤尖端40µm的特征距离内产生声场。这允许选择性激活单个神经元或较小的细胞结构，如轴突和树突。在时间上，TFOE将3纳秒的激光脉冲转换为亚微秒的声脉冲。利用产生的单声脉冲实现成功的神经元激活，这是迄今为止成功激活神经元的最短声刺激。重要的是，TFOE产生的近场超声首次允许光声刺激，同时使用全细胞膜片钳记录监测细胞反应。表征这些单细胞对超声刺激的电生理反应是第一次完成的，使用常规超声很难看到。这些发现显示了TFOE作为一种具有高时空精度的非遗传神经系统刺激新技术的令人兴奋的潜力。TFOE提供的新能力将开辟许多新的澳门威尼斯人注册网站研究机会。
杨晨教授是波士顿大学电子与计算机工程、材料科学与工程和化学副教授。杨教授也是欧洲经委会硕士项目的副主席。她在哈佛大学获得博士学位。2008年，她获得了美国国家科学基金会职业成就奖。她是美国化学学会、材料澳门威尼斯人注册网站研究学会和光学与光子学内部学会的成员。
程吉新教授是穆斯塔卡斯大学光子学和光电子学讲座教授。他是波士顿大学生物医学工程、电气与计算机工程和材料科学与工程教授。1998年获中国科学技术大学博士学位。他获得了美国匹兹堡光谱学学会颁发的2020年匹兹堡光谱学奖2019年美国光学学会、应用光谱学学会和科布伦茨学会联合颁发的Ellis R. Lippincott奖，以及科布伦茨学会颁发的2015年克拉弗奖。他也是美国光学学会和美国医学与生物工程澳门威尼斯人注册网站研究所的会员。
约翰·怀特教授是波士顿大学生物医学工程系的教授和主席。他在约翰霍普金斯大学获得生物医学工程博士学位。他是国际医学和生物工程学院院士，并当选为生物医学工程学会主席。
满恒业教授是波士顿大学生物学教授，在多伦多大学获得神经科学博士学位。