LS
Linli Shi
Author with expertise in Advances in Photoacoustic Imaging and Tomography
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(100% Open Access)
Cited by:
3
h-index:
7
/
i10-index:
6
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Neural Stimulation in vitro and in vivo by Photoacoustic Nanotransducers

Yimin Huang et al.May 23, 2020
+10
J
X
Y
Abstract Neuromodulation is an invaluable approach for study of neural circuits and clinical treatment of neurological diseases. Here, we report semiconducting polymer nanoparticles based photoacoustic nanotransducers (PANs) for neural stimulation. Our PANs strongly absorb light in the near-infrared second window and generate localized acoustic waves. PANs can also be surface-modified to selectively bind onto neurons. PAN-mediated activation of primary neurons in vitro is achieved with ten 3-nanosecond laser pulses at 1030 nm over a 3 millisecond duration. In vivo neural modulation of mouse brain activities and motor activities is demonstrated by PANs directly injected into brain cortex. With millisecond-scale temporal resolution, sub-millimeter spatial resolution and negligible heat deposition, PAN stimulation is a new non-genetic method for precise control of neuronal activities, opening potentials in non-invasive brain modulation.
0
Citation2
0
Save
0

High-precision photoacoustic neural modulation uses a non-thermal mechanism

Guo Chen et al.Feb 19, 2024
+5
C
L
G
Neuromodulation is a powerful tool for fundamental studies in neuroscience and potential treatments of neurological disorders. Both photoacoustic (PA) and photothermal (PT) effects have been harnessed for non-genetic high-precision neural stimulation. Using a fiber-based device excitable by a nanosecond pulsed laser and a continuous wave laser for PA and PT stimulation, respectively, we systematically investigated PA and PT neuromodulation at the single neuron level. Our results show that to achieve the same level of cell activation recorded by Ca2+ imaging the laser energy needed for PA neurostimulation is 1/40 of that needed for PT stimulation. The threshold energy for PA stimulation is found to be further reduced in neurons overexpressing mechano-sensitive channels, indicating direct involvement of mechano-sensitive channels in PA stimulation. Electrophysiology study of single neurons upon PA and PT stimulation was performed by patch clamp recordings. Electrophysiological features stimulated by PA are distinct from those induced by PT, confirming that PA and PT stimulations operate through distinct mechanisms. These insights offer a foundation for rational design of more efficient and safer non-genetic neural modulation approaches.
0
Citation1
0
Save
2

High-precision neural stimulation by a highly efficient candle soot fiber optoacoustic emitter

Guo Chen et al.Aug 2, 2022
+6
L
Y
G
Abstract Highly precise neuromodulation with a high efficacy poses great importance in neuroscience. Here, we developed a candle soot fiber optoacoustic emitter (CSFOE), capable of generating a high pressure of over 10 MPa, enabling highly efficient neuromodulation in vitro. The design of the fiber optoacoustic emitter, including the choice of the material and the thickness of the layered structure, was optimized in both simulations and experiments. The optoacoustic conversion efficiency of the optimized CSFOE was found to be ten times higher than the other carbon-based fiber optoacoustic emitters. Driven by a single laser, the CSFOE can perform dual-site optoacoustic activation of neurons, confirmed by calcium (Ca) imaging. Our work opens potential avenues for more complex and programmed control in neural circuits using a simple design for multisite neuromodulation in vivo.