‘- Optically monitoring voltage in neurons by photo-induced electron transfer through molecular wires
ניטור אופטי של מתח חשמלי בנוירונים באמצעות מעבר אלקטרונים בחשיפה לאור דרך חוטים מולקולאריים דימות פלורוסנטי הינו שיטה אטרקטיבית לניטור פעילות נוירונית. אחד האתגרים הכרוכים בניטור אופטי של מתח הוא פיתוח חיישנים המסוגלים לספק תגובות גדולות ומהירות לשינויים בפוטנציאל הטרנס-ממבראנה. אנו מציגים חיישנים פלורוסנטים המזהים שינויי מתח בנוירונים דרך אפנון של מעבר אלקטרונים בחשיפה לאור (PeT) מתורם אלקטרונים דרך חוט מולקולארי סינטטי לפלורופור. צבעים אלו מספקים תגובות גדולות יותר למתח בהשוואה לצבעים אלקטרו-כרומיים, וכוללים קינטיקה מהירה יותר ופחות קיבול מוסף בהשוואה לחיישנים המבוססים על אניונים הידרופוביים או תעלות יונים רגישות-למתח. מאפיינים אלו מאפשרים זיהוי באמצעות ניסוי בודד של דחף עצבי וסינפטי בתרביות נוירונים היפוקמפליים ובגנגליונים של עלוקות. ניתן לבצע אופטימיזציה רבה של PeT תלוי-מתח, אך הגשושים הקיימים כבר מהווים אינדיקאטורים מוצלחים של פעילות נוירונית. דימות פלורוסנטי יכול למפות את הפעילות החשמלית ואת התקשורת של נוירונים מרובים ברזולוציה מרחבית, ובכך מתווסף למדידות האלקטרו-פיזיולוגיות המקובלות. דימות Ca2+ הוא הטכניקה הפופולארית ביותר בהקשר זה, מכיוון שהאינדיקאטורים מפותחים ביותר, רגישים, וברי-קידוד מבחינה גנטית, ומאפשרים חקר של ההתפלגות המרחבית של דינאמיקות Ca2+ במבנים קטנים כמו קוצים דנדריטים וגדולים כמו מעגלים פונקציונאליים. עם זאת, מכיוון שנוירונים מתרגמים דה-פולריזציה לאותות Ca2+ באמצעות סדרה מורכבת של משאבות, תעלות וחוצצים, דימות פלורוסנטי של טרנזיאנטי Ca2+ אינו מסוגל לספק תמונה מלאה של הפעילות החשמלית בנוירונים. הספייקים הנצפים של Ca2+ מהווים סינון מעביר-נמוכים טמפוראלי מהדה-פולריזציה הראשונית ומספקים מידע מוגבל בלבד בנוגע להיפר-פולריזציות ואירועים תת-ספיים. מדידה ישירה של פוטנציאל הטרנס-ממבראנה באמצעות אינדיקאטורים פלורוסנטים תספק מידע מדויק יותר לגבי התזמון והמיקום של הפעילות הנוירונית. למרות הפוטנציאל המבטיח של צבעים פלורוסנטים רגישים-למתח (VSDs), הדגמים הקודמים של VSDs סבלו