Биосенсорные системы: определение оптимальных временных параметров ольфакторной стимуляции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Биосенсорные методы анализа активно совершенствуются и приобретают все большое значение в сферах безопасности, медицины, в частности, мониторинга онкозаболеваний, контроля качества окружающей среды и др. В настоящей работе рассматривается развитие биосенсорной системы на основе технологии использования обонятельной луковицы (ОЛ) животных макросматиков с помощью оптических методов визуализации одорант-специфичных паттернов гломерулярной активности. Сложности автоматической детекции одорологически вызванных паттернов при повторяющейся стимуляции обусловлены процессами адаптации, проявляющимися в обратимом изменении чувствительности нейронных структур обонятельного анализатора. Экспериментально установлены оптимальная длительность стимулов и межстимульных интервалов, позволяющая стабилизировать характер ответной реакции гломерул при повторяющейся стимуляции и визуализировать паттерны гломерулярной активности с постоянной точностью. Полученные результаты расширяют существующий инструментарий, применяемый для разработки биосенсорных систем.

Об авторах

А. Е Матухно

Южный федеральный университет

Ростов-на-Дону, Россия

М. В Петрушан

Южный федеральный университет

Ростов-на-Дону, Россия

Л. В Лысенко

Южный федеральный университет

Email: lalv@sfedu.ru
Ростов-на-Дону, Россия

В. Н Кирой

Южный федеральный университет

Ростов-на-Дону, Россия

Список литературы

  1. В. Н. Кирой, П. О. Косенко, И. Е. Шепелев и др., Журн. аналит. химии, 78 (8), 1 (2023).
  2. V. Akimov, E. Alfinito, J. Bausells, et al., Analog.Integr. Circ. Sig. Process., 57, 197 (2008).
  3. H. J. Ko and T. H. Park, J. Biol. Eng.,10 (17), 1 (2016).
  4. Y. Lu, Y. Yao, S. Li, et al., Sensor Rev., 37 (4), 396 (2017).
  5. О. Д. Новикова, Г. А. Набережных и А. А. Сергеев, Биофизика, 66 (4), 668 (2021).
  6. K. Gao, S. Li, L. Zhuang, et al., Biosens. Bioelectron., 102, 150 (2018).
  7. I. V. Shcherban, P. O. Kosenko, O. G. Shcherban, et al., Inform. Sci. Control Systems, 5, 62 (2020).
  8. K. Mori, H. Nagao, and Y. Yoshihara, Science, 286 (5440), 711 (1999).
  9. T. C. Bozza and J. S. Kauer, J. Neurosci., 18 (12), 4560 (1998).
  10. B. Malnic, J. Hirono, T. Sato, et al., Cell, 9 (5), 713 (1999).
  11. T. Bozza, P. Feinstein, C. Zheng, et al., J. Neurosci., 22 (8), 3033 (2002).
  12. P. Mombaerts, Annu. Rev. Neurosci., 22, 487 (1999).
  13. X. Zhang and S. Firestein, Nat. Neurosci., 5 (2), 124 (2002).
  14. R. Vassar, S. K. Chao, R. Sitcheran, et al., Cell, 79 (6), 981 (1994).
  15. P. Mombaerts, F. Wang, C. Dulac, et al., Cell, 87 (4), 675 (1996).
  16. B. Zapiec and P. Mombaerts, Cell Rep., 30 (12), 4220 (2020).
  17. T. Imai, Semin. Cell Dev. Biol., 35, 180 (2014).
  18. K. Mori and Y. Yoshihara, Prog. Neurobiol., 45, 585 (1995).
  19. Y. Oka, S. Katada, M. Omura, et al., Neuron, 52, 857 (2006).
  20. B. D.Rubin and L.C. Katz, Neuron, 23 (3), 499 (1999).
  21. E. R. Soucy, D. F. Albeanu, A. L. Fantana, et al., Nat. Neurosci., 12 (2), 210(2009).
  22. B. Zapiec and P. Mombaerts, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112 (43), E5873 (2015).
  23. S. DeMaria and J. Ngai, J. Cell Biol., 191 (3), 443 (2015).
  24. N. Uchida, Y. K. Takahashi, M. Tanifuji, et al., Nat. Neurosci., 3 (10), 1035 (2000).
  25. L. Belluscio and L. C. Katz, J. Neurosci., 21 (6), 2113 (2001).
  26. Y. K. Takahashi, M. Kurosaki, S. Hirono, et al. J. Neurophysiol., 92 (4), 2413 (2004).
  27. K. M. Igarashi and K. Mori, J. Neurophysiol., 93 (2), 1007 (2005).
  28. K. Mori, Y. K. Takahashi, K. M. Igarashi, et al., Physiol. Rev., 86 (2), 409 (2006).
  29. B. A. Johnson and M. Leon, J.Comp. Neurol., 503 (1), 1 (2007).
  30. K. Touhara, in Handbook of Neurochemistry and Molecular Neurobiology, Ed. by A. Lajtha and K. Mikoshiba (Springer, Boston, 2009), pp. 139-160.
  31. M. Wachowiak and L. B. Cohen, Neuron, 32 (4), 723 (2001).
  32. M. Meister and T. Bonhoeffer, J. Neurosci., 21 (4), 1351 (2001).
  33. M. Wachowiak, L.B. Cohen, J. Neurophysiol., 89 (3), 1623 (2003).
  34. M. L. Fletcher, A. V. Masurkar, J. Xing, et al., J. Neurophysiol., 102 (2), 817 (2009).
  35. H. Spors, M. Wachowiak, L. B. Cohen, et al., J. Neurosci., 26 (4), 1247 (2006).
  36. R. M. Carey, J. V. Verhagen, D. W. Wesson, et al., J. Neurophysiol., 101 (2), 1073 (2009).
  37. B. Bathellier, O. Gschwend, and A. Carleton, in The Neurobiology of Olfaction, Ed. by A. Menini (CRC Press/Taylor & Francis, Boca Raton, 2010), pp. 329340.
  38. T. Kurahashi and T. Shibuya, Brain Res., 515 (1-2), 261 (1990).
  39. F. Zufall and T. Leinders-Zufall, Chem. Senses, 25 (4), 473 (2000).
  40. D. Chaudhary, L. Manella, A. Arellanos, et al., Behav. Neurosci., 124 (4), 490 (2010).
  41. D. A. Wilson, J. Neurophysiol., 80 (2), 998 (1998).
  42. D. A. Wilson, J. Neurophysiol., 84 (6), 3036 (2000).
  43. D. A. Wilson, J. Neurophysiol., 90 (1), 65 (2003).
  44. A. R. Best and D. A. Wilson, J. Neurosci., 24 (3), 652 (2004).
  45. A. M. McNamara, P. D. Magidson, C. Linster, et al., Learn Mem., 15 (3), 117 (2008).
  46. J. R. Schafer, I. Kida, F. Xu, et al. Neuroimage, 31 (3), 1238 (2006).
  47. J. V. Verhagen, D. W. Wesson, T. I.Netoff, et al., Nat. Neurosci., 10 (5), 631 (2007).
  48. B. G. Sanganahalli, M. R. Rebello, P. Herman, et al., Neuroimage, 126, 208 (2016).
  49. R. A. Arefev, V. N. Kiroy, N. V. Bulat et al., J. Neurosci. Methods, 361, 1 (2021).
  50. E. Meisami. Chem. Senses, 15 (4), 407 (1990).
  51. F. Pain, B. L. Heureux, and H. Gurden, Cell. Mol. Life Sci., 68, 2689 (2011).
  52. R. Iwata, H. Kiyonari, and T. Imai, Neuron, 96 (5), 1139 (2017).
  53. L. Zhuang, T. Guo, D. Cao, et al., Biosens. Bioelectron., 67, 694 (2015).
  54. K. Gao, S. Li, L. Zhuang, et al., Biosens. Bioelectron., 102, 150 (2018).
  55. E. Shor, P. Herrero-Vidal, A. Dewan, et al., Biosens. Bioelectron., 195, 113664 (2022).
  56. P. Zhu, S. Liu, Y. Tian, et al., ACS Chem. Neurosci., 13 (12), 1727 (2022).
  57. R. Biran, D. C. Martin, and P. A. Tresco. J. Biomed. Mater. Res. A, 82(1),169 (2007).
  58. J. Thelin, H. Jorntell, E. Psouni, et al., PLoS One, 6 (1), e16267 (2011).
  59. L. S. Kumosa. Adv. Sci. (Weinh), 10 (6), e2205095 (2023).
  60. G. J. Broussard and L. Petreanu, J. Neurosci. Methods, 360, 109251 (2021).
  61. M. Wachowiak, W. Denk, and R. W. Friedrich. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101 (24), 9097 (2004).
  62. M. Robbins, C. N. Christensen, C. F. Kaminski, et al., F1000Res., 10, 258 (2021).
  63. J. Strotmann, S. Conzelmann, A. Beck, et al., J. Neurosci., 20 (18), 6927 (2000).
  64. A. Nakashima, N. Ihara, M. Shigeta, et al., Science, 365 (46), 1 (2019).
  65. K. Zhu, S. Burton, M. Nagai, et al., Nature Commun., 13(1), 5137 (2022).
  66. M. C. Cheung, W. Jang, J. E. Schwob, et al., Front. Neural. Circuits, 7, 207 (2014).
  67. C. Guo, G. J. Blair, M. Sehgal, et al. Sci. Adv., 9(16), eadg391 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».