在获得美国国立卫生研究院（NIH）327万美元资助后，Song Hu的实验室正在开发一种基于光纤的深脑接口，用于研究阿尔茨海默病中神经血管功能障碍与记忆丧失之间的关系。（图片由Manus生成）阿尔茨海默病是老年人中最常见的痴呆类型，始于海马体——一个在学习和记忆中起核心作用的深脑结构。研究这种慢性疾病的进展需要长时间高分辨率监测深脑，但由于技术限制，这一直具有挑战性。
圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的生物医学工程教授Song Hu及其团队正在开发一种由生物相容性材料制成的发丝般细的光纤植入物，以实现动物模型中深脑区域的长期成像和操控。这项新技术结合了先进成像和靶向干预，将使研究人员能够追踪阿尔茨海默病如何随时间进展以及大脑如何对实验疗法作出反应。该研究获得了美国国立卫生研究院下属国家老龄化研究所为期五年、总额327万美元的资助，以延续他们之前的研究。
Hu的实验室在细胞水平研究神经血管系统及其在脑疾病中的影响。然而，现有的台式显微镜技术只能穿透约一毫米，无法完全访问受阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统疾病影响最严重的脑部区域。
该团队正在开发一种微创光纤植入物，厚度仅为零点几毫米——比人类头发稍宽。由生物相容性和惰性玻璃制成，该植入物对脑组织反应最小，可植入约九个月，这将为研究人员提供足够时间研究阿尔茨海默病的慢性进展。
"我们想了解随着时间推移，这种疾病最先影响的深脑区域的神经血管单元和神经血管耦合会发生什么变化。"Hu表示，"这种光纤技术使我们能够将通常只能在脑表面工作的强大光学方法，包括光声显微镜和双光子显微镜，带入深脑区域，同时保持细胞分辨率和全面的神经血管信息。"
该植入物将使研究团队能够测试他们先前研究得出的一些假设，包括海马体记忆丧失是由血氧供应受损驱动的；血氧供应减少是继发于脑血管中的淀粉样蛋白病理；以及恢复大脑血氧供应可以改善记忆丧失。
该项目汇集了一个多学科团队。Hu的实验室与弗吉尼亚理工学院的电气和计算机工程教授Xiaoting Jia合作，后者将开发用于电刺激和药物输送的光纤组件；以及弗吉尼亚大学的神经科学教授兼系主任Harald Sontheimer，他将为阿尔茨海默病动物模型开发长期植入方案。
Hu表示，双向光纤植入物的高级功能，特别是它能够在数月内反复访问同一深脑区域的能力，对于揭示阿尔茨海默病中淀粉样蛋白病理、神经血管功能障碍和记忆丧失之间的时间关系至关重要。
"进入海马体至关重要，因为它是阿尔茨海默病最先影响的区域之一，并与记忆丧失直接相关。"他说，"使用光声和双光子显微镜将使我们能够评估血管淀粉样蛋白病理如何影响血氧供应，而微流体药物输送将使我们能够测试是否可以使用血管扩张剂恢复血氧供应，以及是否能改善记忆。"
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