Hersenstimulatie in het "licht" tijdperk: Controleren en aansturen van corticale cellulaire elektrofysiologie voor toekomstige slimme neuroprothesen gebruikmakend van Optogenetica.

De hersenen leren door de synaptische contacten tussen neuronen aan te passen. Op de schaal van neuraal netwerken, wordt hun 'toestand' dus vertegenwoordigd door een connectiviteitsprofiel. Elektrische neuronale activiteit kan dit profiel beïnvloeden door veranderingen te induceren in het aantal en de sterke van de synapsen, collectief gekend als activiteits-afhankelijke synaptische plasticiteit. Op hun beurt, beïnvloedt de bedrading van een netwerk de activiteit die het kan vertonen. De wisselwerking tussen activiteit en connectiviteit resulteert in een evenwicht, dat vatbaar is voor verstoringen door nieuwe externe inputs in het netwerk. Met dit project wil ik verkennen hoe de toestand van een netwerk, gecultiveerd op micro-electrode arrays, kan aangepast en gecontroleerd worden door stimulatie. Deze stimulatie zal voorzien worden via lichtgevoelige ionenkanalen, genetisch bezorgd aan bepaalde neuronen, en geactiveerd door ze te belichten. Deze techniek, optogenetica, heeft het voordeel extreem specifiek te stimuleren, zowel in de tijd als in de ruimte, wat zeer fijne manipulatie toelaat. Door in real-time te functioneren, zal de stimulatie ook de dynamische toestand van het netwerk in achting nemen. Het resultaat is een zogenaamde closed-loop: de stimulatie beïnvloedt de neuronale activiteit, welke op zijn beurt toekomstige stimulatie beïnvloedt. Zo een closed-loop aanpak staat centraal in het efficiënt interageren met neuronaal weefsel. Het resultaat van deze studie zal bijdragen tot onze kennis over de eigenschappen van het interfacen van artificiële elektronische toestellen met in vitro hersenpreparaten, zoals in toekomstige hersenprothesen.

Trefwoorden:NEURONALE MICROCIRCUITS, MULTI ELEKTRODEBUNDEL, OPTOGENETICS, NEUROFYSIOLOGIE

Disciplines:Neurowetenschappen, Biologische en fysiologische psychologie, Cognitieve wetenschappen en intelligente systemen, Ontwikkelingspsychologie en veroudering