Учёными изобретён носимый микроскоп, который позволяет получать изображения и активность нейронов спинном мозге мыши в ранее недоступных областях с высоким разрешением и в режиме реального времени.
Актуальность исследования
Спинной мозг действует как посредник, передающий сигналы между мозгом и телом, регулируя все, от дыхания до движения. Хотя известно, что спинной мозг играет важную роль в передаче болевых сигналов, до сих пор не было известно, как данный процесс происходит на клеточном уровне.
Новизна исследования
Авторы нового исследования из Солка создали переносные микроскопы, позволяющие получить беспрецедентное представление о сигнальных паттернах, происходящих в спинном мозге мышей.
Данное технологическое достижение, подробно описанное в двух статьях, опубликованных в научных журналах Nature Communications 21 марта 2023 г. и Nature Biotechnology 6 марта 2023 г., поможет ученым лучше понять нейронную основу в норме и при, таких как хроническая боль, зуд, боковой амиотрофический склероз (БАС) или рассеянный склероз (РС).
«Наши переносные микроскопы коренным образом меняют то, что возможно при изучении центральной нервной системы», — комментирует автор исследования Аксель Ниммерьян.
Новые микроскопы
Носимые микроскопы имеют ширину мизинца и обеспечивают получение высококонтрастных и цветных изображений с высоким разрешением в режиме реального времени в ранее недоступных областях спинного мозга. Новую технологию можно комбинировать с микропризменным имплантатом, представляющим собой небольшой стеклянный элемент, помещаемый рядом с интересующими областями ткани.
«Микропризма увеличивает глубину изображения, поэтому впервые можно увидеть ранее недоступные клетки. Это также позволяет визуализировать клетки на разных глубинах одновременно и с минимальным нарушением тканей», — утверждает Эрин Кэри, соавтор одного из исследований и научный сотрудник лаборатории Ниммерджана.
Павел Шехтмейстер, соавтор обоих исследований, добавляет: «Наши носимые микроскопы достаточно легкие, чтобы их могли носить мыши, и позволяют проводить исследования, которые ранее считались невозможными».
С новыми микроскопами ученые начали применять технологию для сбора новой информации о центральной нервной системе. В частности, исследователи решили изучить астроциты (ненейрональные глиальные клетки в форме звезды, в спинном мозге).
Ученые обнаружили, что сдавливание хвоста мышей активировало астроциты, посылая скоординированные сигналы по сегментам спинного мозга. До изобретения новых микроскопов было невозможно узнать, как выглядит активность астроцитов или как выглядит любая клеточная активность в этих областях спинного мозга движущихся животных.
Практическая значимость работы
«Возможность визуализировать, когда и где возникают болевые сигналы и какие клетки участвуют в этом процессе, позволяет нам тестировать и разрабатывать терапевтические вмешательства», — заключает Даниэла Дуарте, соавтор одного из исследований. «Эти новые микроскопы могут произвести революцию в изучении боли».
Команда Ниммерьяна уже начала исследовать, как нейронная и ненейронная активность в спинном мозге изменяется при различных болевых состояниях и как различные методы лечения контролируют аномальную активность клеток.
