Los microscopios portátiles mejoran las imágenes de la médula espinal en ratones

Marzo 21, 2023

Los microscopios portátiles mejoran las imágenes de la médula espinal en ratones

Los científicos de Salk inventan microscopios portátiles para producir imágenes de alta definición en tiempo real de la actividad de la médula espinal del ratón en regiones previamente inaccesibles

Marzo 21, 2023

LA JOLLA—La médula espinal actúa como un mensajero, transportando señales entre el cerebro y el cuerpo para regular todo, desde la respiración hasta el movimiento. Si bien se sabe que la médula espinal desempeña un papel esencial en la transmisión de señales de dolor, la tecnología ha limitado la comprensión de los científicos sobre cómo ocurre este proceso a nivel celular. Ahora, los científicos de Salk han creado microscopios portátiles para permitir una visión sin precedentes de los patrones de señalización que se producen en la médula espinal de los ratones.

Estos avances tecnológicos, detallados en dos artículos publicados en Nature Communications el 21 de marzo de 2023, y Nature Biotechnology el 6 de marzo de 2023, ayudará a los investigadores a comprender mejor la base neural de las sensaciones y el movimiento en contextos saludables y de enfermedades, como el dolor crónico, la picazón, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) o la esclerosis múltiple (EM).

"Estos nuevos microscopios portátiles nos permiten ver la actividad nerviosa relacionada con las sensaciones y el movimiento en regiones y a velocidades inaccesibles para otras tecnologías de alta resolución", dice el autor principal. Axel Nimmerjahn, profesor asociado y director del Waitt Advanced Biophotonics Center. “Nuestros microscopios portátiles cambian fundamentalmente lo que es posible al estudiar el sistema nervioso central”.

Los microscopios portátiles tienen aproximadamente siete y catorce milímetros de ancho (aproximadamente el ancho de un dedo meñique o la médula espinal humana) y ofrecen imágenes de alta resolución, alto contraste y multicolores en tiempo real en regiones previamente inaccesibles de la columna vertebral. cable. La nueva tecnología se puede combinar con un implante de microprisma, que es un pequeño elemento de vidrio reflectante que se coloca cerca de las regiones de interés del tejido.

“El microprisma aumenta la profundidad de la imagen, por lo que las células previamente inalcanzables se pueden ver por primera vez. También permite obtener imágenes de células a varias profundidades simultáneamente y con una alteración mínima del tejido”, dice Erin Carey, coautora de uno de los estudios e investigadora en el laboratorio de Nimmerjahn.

Pavel Shekhmeyster, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Nimmerjahn y coautor de ambos estudios, está de acuerdo: “Hemos superado las barreras del campo de visión y la profundidad en el contexto de la investigación de la médula espinal. Nuestros microscopios portátiles son lo suficientemente livianos como para que los lleven ratones y permiten mediciones que antes se creían imposibles”.

Con los nuevos microscopios, el equipo de Nimmerjahn comenzó a aplicar la tecnología para recopilar nueva información sobre el sistema nervioso central. En particular, querían obtener imágenes de astrocitos, células gliales no neuronales en forma de estrella, en la médula espinal porque el equipo trabajo anterior sugirió la participación inesperada de las células en el procesamiento del dolor.

El equipo descubrió que apretar las colas de los ratones activaba los astrocitos y enviaba señales coordinadas a través de los segmentos de la médula espinal. Antes de la invención de los nuevos microscopios, era imposible saber cómo era la actividad de los astrocitos, o qué cualquier la actividad celular parecía a través de esas regiones de la médula espinal de los animales en movimiento.

“Poder visualizar cuándo y dónde ocurren las señales de dolor y qué células participan en este proceso nos permite probar y diseñar intervenciones terapéuticas”, dice Daniela Duarte, coautora de uno de los estudios e investigadora en el laboratorio de Nimmerjahn. “Estos nuevos microscopios podrían revolucionar el estudio del dolor”.

El equipo de Nimmerjahn ya ha comenzado a investigar cómo se altera la actividad neuronal y no neuronal en la médula espinal en diferentes condiciones de dolor y cómo varios tratamientos controlan la actividad celular anormal.

Otros autores incluyen a Alexander Ngo, Grace Gao, Nicholas A. Nelson, Jack A. Olmstead y Charles L. Clark de Salk.

El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (R01NS108034, U19NS112959, U19NS123719, U01NS103522 y F31NS120619), una Beca de Capacitación de los Institutos Nacionales de Salud (T32/CMG), Sol Goldman Charitable Trust, C. and L. Greenfield, un Beca de posgrado de la Fundación Rose Hills, un premio académico de investigación Burt and Ethel Aginsky, una beca de posgrado de Kavli-Helinski Endowment y una subvención de innovación Salk.

Para más información

Título de la revista: Nature Communications
Título del artículo: Imágenes translaminares multiplex en la médula espinal de ratones que se comportan
Autores: Pavel Shekhmeyster, Erin M. Carey, Daniela Duarte, Alexander Ngo, Grace Gao, Nicholas A. Nelson, Charles L. Clark y Axel Nimmerjahn
DOI: 10.1038/s41467-023-36959-2

Título de la revista: Nature Biotechnology
Título del artículo: Imágenes transsegmentarias en la médula espinal de ratones que se comportan
Autores: Pavel Shekhmeyster, Daniela Duarte, Erin M. Carey, Alexander Ngo, Grace Gao, Jack A. Olmstead, Nicholas A. Nelson y Axel Nimmerjahn
DOI: 10.1038/s41587-023-01700-3