İşitme restorasyonu için işitsel yolun kademeli optogenetik aktivasyonu
Nöral aktivitenin optogenetik kontrolü, hastalıklı duyu ve motor sistemlerin fonksiyonel restorasyonunu iyileştirmek için yenilikçi yaklaşımlar sağlar. Klinik çevirinin başarılı olması için, optogenetik stimülasyonun hedeflenen nöronal popülasyonun kodlama özellikleriyle yakından eşleşmesi ve optimal operasyonlarında uygun emitörleri kullanması gerekir. Bu, channelrhodopsinlerin, emitörlerin ve kodlama stratejilerinin uygun hale getirilmesini gerektirir. Burada, optogenetik nöral kontrolü parametreleştirmek için bir çerçeve sağlıyoruz ve bunu yüksek zamansal uyarım doğruluğu gerektiren işitsel yola uyguluyoruz. Ultra hızlı hedefleme için optimize edilmiş Chronos’un kokleanın spiral ganglion nöronlarına (SGN’ler) viral gen transferini kullandık. Işıkla uyarılmış yanıtı, çakışan SGN girişini saptayan anteroventral koklear çekirdeğin (AVCN) bireysel SGN’lerinden ve nöronlarından gelen in vivo kayıtlarla karakterize ettik. Sonuçlarımız, SGN’lerin ani yükselme olasılığının, verimli lazer diyot çalışmasına en uygun şekilde hizmet eden sabit yoğunluktaki ışık darbelerinin genişliğini ayarlayarak kademeli olarak çevrilebileceğini göstermektedir. SGN’lerde bilgi kodlamasını en üst düzeye çıkarmak için 1,6 ms’lik etkili bir darbe genişliği belirledik. Optik stimülasyon hızlarının bir üst sınırı, iyileşmek için birkaç on milisaniye gerektiren güçlü ani hız adaptasyonundan kaynaklanır. Işıktan SGN ateşlemesine transfer fonksiyonunu hızla (dakikalar içinde) tahmin etmek için yarı stokastik bir stimülasyon paradigması geliştirdik. Yarı stokastik uyaran, AVCN’deki nöronal entegrasyonun zaman sabitine yaklaşmaya izin veren farklı istatistiklerin ateşlenmesini uyandırdı. Verilerimiz, gelecekteki optik koklear implantların ses kodlama stratejilerini tasarlamanın yolunu açıyor.
