На сайт 2_a(1)

Проект: Создание оптоволоконных нейроинтерфейсов
Номер проекта: 14.607.21.0092
Мероприятие ФЦП: 1.3
Руководитель работ: Желтиков Алексей Михайлович
Сроки выполнения: 2014-2016 гг.
Общий объем бюджетного и привлеченного финансирования: 90 млн. руб.
Цель проекта, назначение его результатов:
Целью
проекта
является
разработка
волоконно-оптических
нейроинтерфейсов для исследования процессов формирования памяти и
обучения живых свободноподвижных животных.
Задача исследования мозга бодрствующих животных в свободном поведении
накладывает особые требования к устройствам визуализации в отношении их
гибкости, компактности, механической прочности и функциональной
универсальности. Компактный размер, механическая гибкость и все более
растущая функциональность волоконно-оптических устройств в сочетании с
последними разработками флуоресцентных маркеров для разнообразных
клеточных процессов обеспечивают новые возможности для in vivo
визуализации и управления активностью нейронов в глубоких слоях мозга в
течении длительного времени.
Данный проект направлен на разработку и реализацию волоконнооптические нейроинтерфейсов, интегрированных с методиками оптической
визуализации, а также обладающих возможностью хронической регистрации
и стимуляции активности одиночных нейронов и целых популяций клеток в
глубоких структурах мозга.
В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от
21 ноября 2014 года № 14.607.21.0092 с Минобрнауки России в рамках
федеральной целевой программы «Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса
России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 21 ноября по 31 декабря
2014 года выполнялись следующие работы:
1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной,
методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему,
исследуемую в рамках ПНИ, в том числе, обзор научных информационных
источников: статьи в ведущих зарубежных и российских научных журналах,
монографии и патенты– не менее 15 научно-информационных источников за
период 2009 – 2014 гг.
2. Проведение патентных исследований в соответствии ГОСТ Р 15.011-96.
3. Обоснование направления исследований.
4. Разработка Плана проведения исследований.
5. Расчет объема
эффективных областей
возбуждения и сбора
флуоресцентного сигнала для различных архитектур волокна (однофотонное
возбуждение).
6. Экспериментальное подтверждение результатов расчётов объема
эффективных областей возбуждения и сбора флуоресцентного сигнала для
различных архитектур волокна (однофотонное возбуждение).
7.
Разработка
методологии
увеличения
эффективности
сбора
люминесцентного отклика для различных волоконных компонент
(однофотонное возбуждение).
8. Проведение теоретических расчетов и экспериментальных исследований
режимов доставки лазерного излучения к тканям мозга. (мультифотонное
возбуждение)
9. Проведение теоретических расчетов и экспериментальных исследований
режимов сбора некогерентного люминесцентного отклика для различны
архитектур волоконных компонент. (мультифотонное возбуждение)
10. Разработка принципов подбора архитектуры волокна для специфических
объемов зондирования.
11. Расчет оптической схемы, в том числе оптимизация условий введения
излучения, для возбуждения и сбора флуоресцентного сигнала от белков
маркеров нейронных клеток для различных архитектур волокна.
12. Анализ возможности локализации области возбуждения флуоресценции
для различных архитектур волокна в сильно рассеивающих средах.
13. Подготовка заявки на патент
14. Подведение итогов этапа и оформление отчетной документации
При этом были получены следующие результаты:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической,
нормативной,
методической
литературы,
затрагивающей
научнотехническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ.
Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
Проведено обоснование направления исследований.
Разработан План проведения исследований в соответствии с ГОСТ
15.101-98 Система разработки и постановки продукции на производство.
Порядок выполнения научно-исследовательских работ.
Проведен расчет объема эффективных областей возбуждения и сбора
флуоресцентного сигнала для различных архитектур волокна (однофотонное
возбуждение).
Экспериментально подтверждены результаты расчётов объема
эффективных областей возбуждения и сбора флуоресцентного сигнала для
различных архитектур волокна (однофотонное возбуждение).
Разработана
методология
увеличения
эффективности
сбора
люминесцентного отклика для различных волоконных компонент
(однофотонное возбуждение).
Проведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования
режимов доставки лазерного излучения к тканям мозга (мультифотонное
возбуждение).
Проведены теоретические расчеты и экспериментальные исследования
режимов сбора некогерентного люминесцентного отклика для различны
архитектур волоконных компонент. (мультифотонное возбуждение).
Разработаны принципы подбора архитектуры волокна для
специфических объемов зондирования:
Проведен расчет оптической схемы, в том числе оптимизация условий
введения излучения, для возбуждения и сбора флуоресцентного сигнала от
белков маркеров нейронных клеток для различных архитектур волокна.
Проведен анализ возможности локализации области возбуждения
флуоресценции для различных архитектур волокна в сильно рассеивающих
средах.
Подготовлена и подана заявка на выдачу патента на изобретение
«Многоканальный оптоволоконный нейроинтерфейс для мультимодальной
микроскопии мозга животных», заявка №2014150676 от 15.12.2014,
Российская Федерация.
Подведены итоги этапа и оформлена отчетная документация.