EFFECT OF FEMTOSECOND LASER IRRADIATION ON COGNITIVE ABILITIES IN MICE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of low-intensity femtosecond laser radiation (200 fs, 525 nm, 5 mW) on cognitive abilities of mice at late stages after exposure was studied. Open field and Barnes maze tests were performed 5 months after a single irradiation to assess general activity, anxiety level, and spatial learning ability. Irradiated animals retained normal motor skills, did not show anxiety, and demonstrated stable long-term memory when performing spatial learning tasks. Irradiated mice showed no changes in the model of locomotor and psychoemotional behavior or disturbances in spatial learning and memory, while they better preserved the memory trace on the 9th day after training compared to control animals. The obtained results indicate the potential of photobiomodulation with femtosecond pulses as a promising non-drug method for the prevention and correction of cognitive impairment, including those caused by radiation therapy.

About the authors

G. R. Ivanitskii

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics RAS

Corresponding Member of the RAS Pushchino, Russian Federation

S. S. Sorokina

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics RAS

Email: sorokinasvetlana.iteb@gmail.com
Pushchino, Russian Federation

A. R. Dyukina

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics RAS

Pushchino, Russian Federation

V. I. Yusupov

Institute of Photonic Technologies National Research Center "Kurchatov Institute"

Moscow, Russian Federation

References

  1. Sorokina, S.S., Zaichkina, S.I., Rozanova, O.M., et al. The Early Delayed Effect of Accelerated Carbon Ions and Protons on the Cognitive Functions of Mice // Biol Bull Russ Acad Sci. 2020. V. 47. P. 1651–1658.
  2. Dompe C., Moncrieff L., Matys J., et al. Photobiomodulation—underlying mechanism and clinical applications // J of clinical medicine. 2020. V. 9. № 6. P. 1724.
  3. Karu T.I. Cellular and molecular mechanisms of photobiomodulation (low-power laser therapy) // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2013. V. 20. № 2 P. 143–148.
  4. Zaichkina S.I., Dyukina A.R., Rozanova O.M., et al. Induction of radiation adaptive response in mice under the action of helium-neon laser and X-ray radiation // Bull of Exp Biol and Med. 2016. V. 161. № 1. P. 32–5.
  5. Hong N., Yoon S.R., Ahn J.C. Photobiomodulation using an 830-nm laser alleviates hippocampal reactive gliosis and cognitive dysfunction in a mouse model of adolescent chronic alcohol exposure // Pharmacol Biochem and Behavior. 2025. V. 248. P. 173956.
  6. Bikmulina P.Y., Kosheleva N.V., Shpichka A.I., et al. Photobiomodulation enhances mitochondrial respiration in an in vitro rotenone model of Parkinson's disease // Optical Engineering. 2020. V. 59. № 6. P. 061620.
  7. Cardoso F.S., Barrett D.W., Wade Z., et al. Photobiomodulation of Cytochrome c Oxidase by Chronic Transcranial Laser in Young and Aged Brains // Front. Neurosci. 2022. V. 16. P.818005.
  8. Salehpour F., Farajdokht F., Erfani M., et al. Transcranial near-infrared photobiomodulation attenuates memory impairment and hippocampal oxidative stress in sleep-deprived mice // Brain Res. 2018. V. 1682. P. 36–43.
  9. Pan W.T., Liu P.M., Ma D., et al. Advances in photobiomodulation for cognitive improvement by near-infrared derived multiple strategies // J of Translat Med. 2023. V. 21. № 1. P. 135.
  10. Belova A.N., Israelyan Yu.A., Sushin V.O., et al. Transcranial photobiomodulation in therapy of neurodegenerative diseases of the brain: theoretical background and clinical effectiveness // Prob of Balneo Physiother and Exc Therapy. 2021. V. 98. № 6. P. 61–67.
  11. Kohli V., Elezzabi A.Y. Prospects and developments in cell and embryo laser nanosurgery // Wiley Interdiscipl Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2009. V. 1. № 1. P. 11–25.
  12. Salgado R., Torres P., Marinho A. Update on Femtosecond Laser-Assisted Cataract Surgery: A Review // Clin Ophthalmol. 2024. V.18. P. 459–472.
  13. Cheng P., Tian X., Tang W., et al. Direct control of store-operated calcium channels by ultrafast laser // Cell Research. 2021. V. 31. № 7. P. 758–772.
  14. Ivanitskii G.R., Zaichkina S.I., Dyukina A.R., et al. Low-Intensity Femtosecond Radiation Activates the Natural Defenses of Mice in vivo // Dokl Biochem Biophys. 2021. V. 501. № 1. P. 424–428.
  15. Sorokina S.S., Malkov A.E., Shubina L.V., et al. Low dose of carbon ion irradiation induces early delayed cognitive impairments in mice // Radiat Environ Biophys. 2021. V. 60. № 1. P. 61–71.
  16. Tian F., Hase S.N., Gonzalez-Lima F., et al. Transcranial laser stimulation improves human cerebral oxygenation // Lasers Surg Med. 2016. V. 48. № 4. P. 343–9.
  17. Uozumi Y., Kawashiro H., Sato S., et al. Targeted increase in cerebral blood flow by transcranial near-infrared laser irradiation // Lasers Surg Med. 2010. V. 42. № 6. P. 566–76.
  18. Rojas J.C., Gonzalez-Lima F. Neurological and psychological applications of transcranial lasers and LEDs // Biochem Pharmacol. 2013. V. 86. № 4. P. 447–57.
  19. Zhu Z., Zhang R., Chi Y., Li W., et al. Photobiomodulation effects on cognitive function – a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials // Lasers Med Sci. 2025. V. 40. № 1. P. 234.
  20. Qi F., He H., Zhu Y. Neural Development and Repair Induced by Femtosecond Laser Stimulation // ACS Chem. Neurosci. 2024. V. 15. № 17. P. 3106.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».