ออปโตเจเนติกส์ การใช้แสงเพื่อจัดการกับเซลล์ประสาทในสมอง – สามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกลไกการทำงานของสมองได้ดีขึ้น และการเชื่อมโยงการทำงานของระบบประสาทและความผิดปกติของสมอง เพื่อใช้ประโยชน์จากศักยภาพของเทคนิคนี้อย่างเต็มที่ จำเป็นต้องใช้วิธีกระตุ้นบริเวณเฉพาะทั่วทั้งสมองด้วยแสง ด้วยจุดมุ่งหมายนี้ ทีมวิจัยที่มุ่งหน้าไปยังประเทศญี่ปุ่นได้พัฒนาฟิล์ม
ไมโครแอลอีดีอาร์เรย์
ที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งสามารถยึดติดกับพื้นผิวของสมองและส่องสว่างบริเวณสมองแต่ละส่วนหรือหลายส่วนสำหรับการกระตุ้นด้วยแสง นักวิจัยอธิบายอุปกรณ์ดังกล่าวในการสร้างอุปกรณ์กระตุ้นการปลูกถ่ายทางชีวภาพ ผู้เขียนคนแรก ได้พัฒนาวิธีสร้างรูปแบบชั้นของ microLED อย่างแม่นยำบนฟิล์มบางเฉียบ
ที่ยืดหยุ่นได้ และเพื่อนร่วมงานเลือกพอลิเมอร์ Parylene C ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพเป็นฟิล์มฐานเนื่องจากความทนทานและความยืดหยุ่น ภารกิจแรกของพวกเขาคือการกำหนดความหนาของฟิล์มที่เหมาะสมเพื่อให้สมดุลระหว่างการดัดงอกับความเปราะบาง การทดลองการห่อเพื่อตรวจสอบผลกระทบ
ของรัศมีความโค้งต่อการยึดเกาะของฟิล์ม พบว่าความหนาของพาริลีน 11 µm ให้การยึดเกาะและความทนทานที่เพียงพอต่อไป นักวิจัยได้กำหนดวิธีการประดิษฐ์ไมโครแอลอีดีแบบอินเดียมแกลเลียมไนไตรด์ (InGaN) ที่มีโครงสร้างกลวงและมีความหนาแน่นสูง พวกเขาจัดเรียงไมโครแอลอีดีขนาด 80 x 80 µm
ซึ่งปล่อยแสงขนาด 450 นาโนเมตร ในอาร์เรย์ขนาด 7 × 6 บนพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 1 มม. โครงสร้างกลวงจะแยกชั้น LED ออกจากพื้นผิว ทำให้สามารถใช้แผ่นระบายความร้อนเพื่อถ่ายโอนชั้นของ microLED ลงบนฟิล์มพาริลีน โดยไม่ต้องหมุนหรือวางไม่ตรงแนว
ไมโครแอลอีดีที่ติดฟิล์มสร้างการปล่อยแสงสีฟ้าสดใส ซึ่งคงไว้แม้ในขณะที่ฟิล์มงอ การเปรียบเทียบคุณลักษณะของกระแสและแรงดันก่อนและหลังกระบวนการถ่ายโอนแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้ไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของ microLED การตรวจสอบออปโตเจเนติกส์ต้องการค่าเอาท์พุตแสง
ในช่วง 0.1–1 มิลลิวัตต์/มม. 2
เพื่อเปิดใช้งานแชนเนลโรโดปซิน-2 (ChR2 ซึ่งเป็นเครื่องมือออปโตเจเนติกส์ตัวแรกที่นำมาใช้อย่างแพร่หลาย) นักวิจัยทราบว่าการขับ microLED เดี่ยวที่ 0.5 mA จะสร้างแสงสีน้ำเงินที่มีเอาต์พุต 22 mW / mm2เพื่อกำหนดความปลอดภัยของการกระตุ้นด้วยแสงที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนแก่เนื้อเยื่อ
นักวิจัยได้คำนวณการเพิ่มอุณหภูมิสำหรับเอาต์พุตแสงประมาณ 10 มิลลิวัตต์/มม. 2 พวกเขาสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของ 1.6 °C ในอากาศ – น้อยกว่าค่าสูงสุดที่ระบุในคำ แนะนำสำหรับอุปกรณ์ฝังตัว (2 °C) ซึ่งบ่งชี้ว่าอุปกรณ์จะปลอดภัยที่จะใช้ในร่างกาย สุดท้าย เพื่อทดสอบการทำงานของฟิล์มอาร์เรย์
ที่ยืดหยุ่น ทีมงานได้วางฟิล์มลงบนพื้นผิวของเปลือกสมองในหนูที่ดมยาสลบ แผ่นฟิล์มหนา 11 ไมครอน ยึดติดกับพื้นผิวของสมองได้ดี การขับเคลื่อน microLED สามดวงพร้อมกันทำให้เกิดจุดปล่อยแสงสีฟ้าสว่างสามจุดการตรวจสอบขอบเขตของแสงที่ส่องผ่านเข้าไปในสมองของสัตว์โดยใช้การวัดด้วย
ไฟฟ้าและการจำลองแบบมอนติคาร์โล พบว่าบริเวณสมองที่อยู่ห่างจากพื้นผิว 100–250 ไมโครเมตรสามารถกระตุ้นได้ด้วยแสงสีน้ำเงิน 10 มิลลิวัตต์/ซม. 2 สิ่งนี้บ่งชี้ว่าฟิล์ม microLED ที่ยืดหยุ่นควรมีประสิทธิภาพในการกระตุ้นออปโตเจเนติกส์“นอกจากนี้ เราคิดว่าความท้าทายต่อไป
คือการรวมไมโครแอลอีดีเข้ากับสีการปล่อยแสงที่แตกต่างกัน” เขากล่าวเสริม“การพัฒนาฟิล์มไมโครแอลอีดีแบบยืดหยุ่นสามารถมีส่วนช่วยอย่างมากในการวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวิจัยเกี่ยวกับออปโตจีเนติกส์เพื่อวัตถุประสงค์ในการแยกส่วนย่อยของส่วนย่อยบนผิวสมอง”
นักวิจัยสรุป
หากคุณเป็นนักฟิสิกส์ที่ต้องการทำงานในอุตสาหกรรมวิชวลเอฟเฟกต์ (VFX) มีโอกาสใดบ้างและคุณต้องการ ทักษะอะไรบ้าง นอกเหนือจากความเต็มใจที่จะบรรยายเพื่อนร่วมงานของคุณเกี่ยวกับประเด็นปลีกย่อยของF = maผู้จัดการโครงการในเบอร์มิงแฮมซึ่งฝึกอบรมผู้มาใหม่ในโลกของภาพยนตร์
หลังจากทำงานในสื่อสิ่งพิมพ์ด้านอาชีพสำหรับ ซึ่งเป็นหน่วยงานด้านทักษะที่เป็นผู้นำในอุตสาหกรรมสำหรับอุตสาหกรรมสร้างสรรค์บนจอภาพของสหราชอาณาจักร คุณ Yau กล่าวว่าเส้นทางที่ผู้คนสามารถทำได้นั้นมีความหลากหลายอย่างมาก “แน่นอนว่าฟิสิกส์จะมีความสำคัญมากขึ้นในบางตำแหน่ง
แต่มีหลายเส้นทางสำหรับภูมิหลังและประสบการณ์ทุกประเภทของผู้สมัคร”นักออกแบบวิชวลเอฟเฟ็กต์ที่ บริษัท VFX ของลอนดอนแม้ว่าคนงานส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรม VFX จะไม่มีพื้นฐานในวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ (STEM) แต่เธอกล่าวว่ายังมีความจำเป็นสำหรับผู้ที่มีทักษะ
ในด้านดังกล่าว ใครก็ตามที่ทำงานเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมปลั๊กอินซอฟต์แวร์ที่กำหนดว่าแสงจะสะท้อนจากพื้นผิวได้อย่างไร จะต้องมีพื้นฐานทางฟิสิกส์หรือทัศนศาสตร์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากคุณกำลังพยายามสร้างแบบจำลองการไหลของของไหล “คุณต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์”
เธอกล่าวนักออกแบบ VFX ผู้ชนะรางวัลออสการ์อธิบายตัวเองว่าเป็น “ศิลปินที่มีความสนใจในฟิสิกส์และวิศวกรรม” กล่าวว่าหลายคนในอุตสาหกรรม VFX เป็นนักฟิสิกส์หรือวิศวกรที่มีอาการคันอย่างสร้างสรรค์ที่ไม่ยอมหายไป “ฉันทำงานกับคนที่มีปริญญาเอกด้านฟิสิกส์หรือปริญญาเอกด้านวิศวกรรม
และออกจากโรงเรียนศิลปะ แต่เราทุกคนมาพบกันตรงกลาง ฉันไม่มีพื้นฐานทางฟิสิกส์อย่างเป็นทางการ แต่ฉันมีความรู้พอสมควรเกี่ยวกับหลักการทางฟิสิกส์และวิศวกรรมมากมาย ฉันจำเป็นต้องรู้ว่าทำไมเลนส์กล้องถึงทำในสิ่งที่พวกมันทำ เพื่อที่เราจะได้เลียนแบบพฤติกรรมของพวกมัน” แต่นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานด้าน VFX จะต้องเรียนรู้วิธีการประนีประนอม เขาตั้งข้อสังเกต
แนะนำ ufaslot888g
