Носимые микроскопы показывают HD-изображения боли, обработанные спинным мозгом

Институт Солка

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и политикой. Вы можете отказаться от подписки в любое время.

Боль — сильное чувство, но задумывались ли вы когда-нибудь, как боль действует на клеточном уровне? Что ж, группа ученых из Института Солка в Сан-Диего нашла способ увидеть внутренний нервный механизм, связанный с болью.

В своем недавно опубликованном исследовании они предлагают портативные микроскопы, с помощью которых они смогли проверить, как нервные клетки спинного мозга мышей обрабатывают болевые сигналы. Представьте себе, если бы этот новый процесс рассмотрения боли изнутри подействовал бы и на людей; тогда мы сможем точно определить нервный путь, который контролирует боль, которую чувствует человек.

«Возможность визуализировать, когда и где возникают болевые сигналы и какие клетки участвуют в этом процессе, позволяет нам тестировать и разрабатывать терапевтические вмешательства. Эти новые микроскопы могут совершить революцию в изучении боли», — сказала Даниэла Дуарте, соавтор и исследователь из Солк, в пресс-релизе.

Институт Солка

Авторы исследования утверждают, что их носимый микроскоп может предоставлять цветные изображения с высоким разрешением в реальном времени труднодоступных частей спинного мозга, к которым ранее не было доступа. Микроскопы шириной всего семь и 14 миллиметров оснащены микропризмой, которая позволяет им получать высококачественные изображения тканей и клеток спинного мозга.

Эрин Кэри, соавтор исследования, объяснила: «Микропризма увеличивает глубину визуализации, поэтому ранее недоступные клетки можно увидеть впервые. Она также позволяет одновременно визуализировать клетки на различной глубине и с минимальным использованием ткани. возмущение».

Исследователи использовали крошечные носимые микроскопы на мышах, чтобы изучить звездообразные астроциты, ненейрональные глиальные клетки (клетки, которые обеспечивают метаболическую поддержку нейронам) спинного мозга. До сих пор было невозможно внимательно изучить активность астроцитов, поскольку они расположены в труднодоступной области спинного мозга.

В ходе своих предыдущих исследований исследователи обнаружили намеки на то, что астроциты могут играть роль в обработке боли. Пришло время подтвердить эти выводы. Они снабдили мышей портативными микроскопами, а затем сжали им хвосты, чтобы подтвердить полученные ранее результаты.

Благодаря носимым устройствам исследователи впервые смогли увидеть активность астроцитов в спинном мозге мышей — причем в цвете, глубине и высоком разрешении. Они заметили, что боль от сдавливания хвоста активировала астроциты. Более того, поскольку установка микроскопа была легкой, у мышей также не возникало проблем с ее переноской.

Старший автор исследования Аксель Ниммерьян сказал: «Эти новые носимые микроскопы позволяют нам видеть нервную активность, связанную с ощущениями и движением в определенных областях и на скоростях, недоступных другим технологиям высокого разрешения». Далее он добавил: «Наши портативные микроскопы фундаментально меняют возможности изучения центральной нервной системы».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Аннотация исследования:

Хотя известно, что спинной мозг играет решающую роль в сенсомоторной обработке, включая передачу сигналов, связанных с болью, соответствующие паттерны активности в генетически определенных типах клеток в спинномозговых пластинках по-прежнему сложно исследовать. Визуализация кальция позволила измерить клеточную активность у грызунов, но в настоящее время ограничена поверхностными областями. Здесь, используя постоянно имплантированные микропризмы, мы визуализировали сенсорную и двигательную активность в областях и на скоростях, недоступных другим методам визуализации с высоким разрешением. Чтобы обеспечить трансламинарную визуализацию свободно ведущих себя животных с помощью имплантированных микропризм, мы дополнительно разработали носимые микроскопы с микролинзами специального состава. Эта система решает многочисленные проблемы предыдущих портативных микроскопов, включая их ограниченное рабочее расстояние, разрешение, контрастность и ахроматический диапазон. Используя эту систему, мы показываем, что астроциты дорсальных рогов у мышей с хорошим поведением демонстрируют сенсомоторную программу-зависимое и специфичное для пластинок кальциевое возбуждение. Кроме того, мы показываем, что нейроны, экспрессирующие предшественник тахикинина 1 (Tac1), проявляют трансламинарную активность в отношении острой механической боли, но не при передвижении.