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新系统可以同时测量几个斑马鱼的大脑活动

在将药物用于治疗患者之前,它先经过了几轮功效和毒性测试,从动物模型开始。斑马鱼是南亚土特产的一种微小鱼类,与实验室小鼠或其他动物模型相比,维护便宜且易于繁殖。他们还与我们共享许多与疾病相关的基因,尤其是那些与神经系统疾病有关的基因。这使它们成为药物开发的理想模型。

尽管已经开发出不同的实验方法来研究药物在斑马鱼中的作用,但它们有几个主要缺点。最值得注意的是,行为监视是一种流行的方法,涉及在向斑马鱼服药后观察它们在坦克中的行为,该方法不能用于准确地量化其神经反应。已经开发出可用于更准确定量的技术,例如脑电图(EEG)(使用表面电极无创地测量或使用针状电极有创地测量脑电活动),但这些技术仅适用于幼虫斑马鱼或一次单身成年个体。

韩国大邱庆北科技学院(DGIST)机器人工程系的Sohee Kim教授在过去几年中一直引领斑马鱼脑电图的发展。在最近发表在《生物传感器和生物电子学》上的一项研究中,她领导一个团队开发了一种新颖的系统,这使这是有史以来第一次,这使得可以同时从多个成年斑马鱼身上进行脑电图测量成为可能。

他们的设置对现有设置进行了关键更改:将药物输送单元和鱼类固定单元分开。鱼被固定在几个小的塑料隔间中,被称为“鱼固定器”,每个塑料隔间都可以容纳麻醉的斑马鱼。药物和水通过小管子以受控的速率直接运输到鱼的嘴里。来自鱼脑的电信号是使用附着在鱼头表面的柔性电极记录的。分离药物输送装置和鱼类固定装置后,没有任何物理/环境伪影会干扰并妨碍EEG记录过程和输出,从而同时清晰记录了药物对固定装置中所有鱼类的生物作用。金教授的学生,本研究的第一作者李玉h说:

该研究小组向已经或没有服用已知的抗癫痫药丙戊酸的鱼类服用了一种诱发癫痫的药物。他们随后获得的EEG读数成功地绘制了在随后发生的各种程度的癫痫发作期间鱼脑信号的变化,表明他们的系统可以准确地测量这种抗癫痫药的功效。

金教授评论道:“使用脑电图记录,对大脑活动进行准确而可量化的测量,我们希望我们的系统能够促进对诸如睡眠障碍,癫痫和自闭症等神经系统疾病的药物进行大规模筛查。”这项研究有望加速目前用于难治性疾病的药物的开发过程。

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