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挑战

癫痫和其他遗传学相关的天博体育官网系统疾病的治疗可能会受益于天博体育官网迈克尔·霍帕教授的基础研究。已知这些疾病与构成大脑的天博体育官网元的复杂网络中的信号传导（突触功能障碍）有关。他指出：“我们研究遗传疾病如何影响所有天博体育官网元的基本信号机制的作用电位（AP）和相关的化学释放。我们在亚微米空间分辨率上对此进行了详细的询问，并且时间分辨率远小于毫秒。”空间分辨率使AP事件可以在小（<200 nm）轴突以及其他亚细胞组件中遵循。他们希望他们的见解可能会改善治疗和结果。 

天博体育官网解释说，他的小组利用分子生物学来操纵这些疾病的基因，以及与光遗传学和定量荧光显微镜结合使用的生理学和药理学。一个重要的工具是使用荧光蛋白类型的荧光电压指标直接靶向基本信号 - AP - 而不是遵循较慢的二次信号（如钙荧光）。他们的数据质量高度取决于用于激发和成像的激光器的性能，并在其工作中使用的其他探针。他们需要几个激光波长来选择性地激发各种探针。天博体育官网补充说：“我们总是在追逐信号到噪声，即光子，这意味着我们需要50至150毫米，具体取决于特定的探针亮度。”

解决方案

在这项工作的开头，天博体育官网需要一个637 nm激光器，具有150兆瓦的功率。在选择A之前，他对几个激光进行了调查coherent 天博体育官网引用了此选择的几个原因，“我们大部分工作中的关键要求是具有高速模拟调制和非常稳定的输出特性的激光器。OBIS激光是我们尝试过的唯一一种在脉冲过程中提供了无法检测到的不可检测的延迟时间和完全稳定的延迟时间的激光器。”他解释说这是需要的，因为电压指示器的快速响应仅为几百微秒。因此，他的团队需要快速的上升和下降时间进行快速调制，以利用这一时间分辨率，并查看如何雕刻AP的时间细节，事实证明这一点非常重要。而且，简短（例如400 µs）的正方形脉冲也很重要，还可以最大程度地减少切除的活天博体育官网元暴露于所切除的光的总量。 （他说，他们工作的早期惊喜是哺乳动物的脑天博体育官网元在暴露于任何连续的光线曝光时死亡。当然，他们通常生活在头骨内的完全黑暗中。

天博体育官网元刺激通常是用小铂电极引发的。自2017年以来，该小组还将光学方法与贴片夹技术相结合，以在其数据中添加另一个维度。现在，该组总共有12个OBIS激光器，跨越了许多可见光谱。如何将几个OBIS激光器的输出组合到显微镜上游，可以在该小组创建的名为“光子游戏”的酷视频中看到。操作通过触摸屏和单板很简单，这是由Arduino芯片的脉冲触发的，该曲线控制着所有实验时机以2000张图像/s的速度触发。迈克尔还列举了这些激光器的出色可靠性，其中几个已经7岁了，根本没有性能问题。 

结果

HOPPA集团根据这些技术发表了许多论文，涵盖了方法和探测本身的进步，并揭示了几个电压门控离子通道的角色的新细节。迈克尔说：“我相信我们在确定离子通道的组织，功能和治疗潜力方面取得了良好的进展，并在轴突中的结合伴侣和突触中的结合伴侣控制大脑中信息的流动。”他的研究小组继续增长。他们目前正在招募研究生和毕业后。驱动力显然是迈克尔对科学的感染热情，“我对操场的想法有很多激光器，铂电极，吨天博体育官网元和天博体育官网胶质，以及大量的荧光蛋白。”我们很高兴他选择了具有重要潜在治疗影响的领域，我们很高兴他被选为我们的激光成为他有趣的游乐场的一部分。 

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