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

Het wordt aangenomen dat de hersenen leren door de synaptische contacten tussen neuronen aan te passen. Op het niveau van neuronale micro-circuits wordt de toestand van deze circuits dus vertegenwoordigd door een connectiviteitsprofiel. Elektrofysiologische activiteit kan dit profiel aanpassen door synaptische plasticiteit te induceren: veranderingen in de sterkte van en het aantal synapsen. Op zijn beurt beïnvloedt de connectiviteit van een netwerk de activiteit die het kan vertonen. De wisselwerking tussen activiteit en connectiviteit resulteert in een evenwicht, hetwelk vatbaar is voor verstoringen door nieuwe inputs in het netwerk. In dit werk zal ik verkennen hoe de toestand van het netwerk, gecultiveerd ex vivo op micro-electrode arrays, kan aangepast en gecontroleerd worden door externe stimulatie. Deze stimulatie zal optogenetisch bezorgd worden: ionenkanalen gevoelig aan licht worden genetisch bezorgd aan specifieke neuronen en bijgevolg geactiveerd door licht te schijnen. Het voordeel is dat de stimulatie spatio-temporaal nauwkeurig en op een neuronaal-relevante tijdschaal gebeurt. Bijkomstig zal de stimulatie rekening houden, door real-time data analyse, met de dynamische toestand van het netwerk. Dit resulteert in een zogenaamde closed-loop: de stimulatie beïnvloed de neuronale activiteit, dewelke op zijn beurt de stimulatie beïnvloedt. Een closed-loop aanpak staat centraal in het efficiënt interageren met neuronaal weefsel. De resultaten van deze studie zullen bijdragen tot onze kennis over de fundamentele eigenschappen van het interfacen van elektronische toestellen met in vitro hersenpreparaten, zoals in toekomstige hersenprotheses.

Trefwoorden:NEURONALE MICROCIRCUITS, ONDERZOEK VAN DE HERSENEN

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