21 марта 2023
Ученые из Солка изобретают переносные микроскопы для получения изображений активности спинного мозга мышей в режиме реального времени с высоким разрешением в ранее недоступных областях.
Ученые из Солка изобретают переносные микроскопы для получения изображений активности спинного мозга мышей в режиме реального времени с высоким разрешением в ранее недоступных областях.
LA JOLLA — Спинной мозг действует как посредник, передающий сигналы между мозгом и телом, чтобы регулировать все, от дыхания до движения. Хотя известно, что спинной мозг играет важную роль в передаче болевых сигналов, технологии ограничивают понимание учеными того, как этот процесс происходит на клеточном уровне. Теперь ученые из Солка создали переносные микроскопы, позволяющие получить беспрецедентное представление о сигнальных паттернах, происходящих в спинном мозге мышей.
Эти технологические достижения, подробно описанные в двух статьях, опубликованных в Природа связи 21 марта 2023 г. и Nature Biotechnology 6 марта 2023 г., поможет исследователям лучше понять нейронную основу ощущений и движений в здоровых и болезненных условиях, таких как хроническая боль, зуд, боковой амиотрофический склероз (БАС) или рассеянный склероз (РС).
«Эти новые носимые микроскопы позволяют нам видеть нервную активность, связанную с ощущениями и движением в регионах и со скоростью, недостижимой для других технологий с высоким разрешением», — говорит старший автор. Аксель Ниммерьян, доцент и директор Центра передовой биофотоники Уэйтта. «Наши переносные микроскопы коренным образом меняют то, что возможно при изучении центральной нервной системы».
Носимые микроскопы имеют ширину примерно семь и четырнадцать миллиметров (около ширины мизинца или спинного мозга человека) и обеспечивают получение высококонтрастных и многоцветных изображений с высоким разрешением в режиме реального времени в ранее недоступных областях позвоночника. шнур. Новую технологию можно комбинировать с микропризменным имплантатом, представляющим собой небольшой отражающий 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», — говорит Эрин Кэри, соавтор одного из исследований и научный сотрудник лаборатории Ниммерджана.
Павел Шехтмейстер, бывший научный сотрудник лаборатории Ниммерьяна и соавтор обоих исследований, соглашается: «Мы преодолели барьеры поля зрения и глубины в контексте исследований спинного мозга. Наши носимые микроскопы достаточно легкие, чтобы их могли носить мыши, и позволяют проводить измерения, которые ранее считались невозможными».
С новыми микроскопами команда Ниммерьяна начала применять технологию для сбора новой информации о центральной нервной системе. В частности, они хотели изобразить астроциты, ненейрональные глиальные клетки звездообразной формы, в спинном мозге, потому что более ранняя работа предположили неожиданное участие клеток в обработке боли.
Команда обнаружила, что сдавливание хвостов мышей активировало астроциты, посылая скоординированные сигналы по сегментам спинного мозга. До изобретения новых микроскопов было невозможно узнать, как выглядит активность астроцитов или какова их активность. любое клеточная активность выглядела так же, как в этих областях спинного мозга движущихся животных.
«Возможность визуализировать, когда и где возникают болевые сигналы и какие клетки участвуют в этом процессе, позволяет нам тестировать и разрабатывать терапевтические вмешательства», — говорит Даниэла Дуарте, соавтор одного из исследований и исследователь в лаборатории Ниммерьяна. «Эти новые микроскопы могут произвести революцию в изучении боли».
Команда Ниммерьяна уже начала исследовать, как нейронная и не-нейрональная активность в спинном мозге изменяется при различных болевых состояниях и как различные методы лечения контролируют аномальную активность клеток.
Другие авторы включают Александра Нго, Грейс Гао, Николаса А. Нельсона, Джека А. Олмстеда и Чарльза Л. Кларка из Солка.
Работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (R01NS108034, U19NS112959, U19NS123719, U01NS103522 и F31NS120619), грантом Национального института здравоохранения на обучение (T32/CMG), благотворительным фондом Сола Голдмана, К. и Л. Гринфилдом, Стипендия для выпускников Фонда Роуз Хиллз, премия Берта и Этель Агински для ученых-исследователей, стипендия для выпускников Фонда Кавли-Хелински и грант Солка на инновации.
Чтобы узнать больше
Название журнала: Природа связи
Название статьи: Мультиплексная трансламинарная визуализация спинного мозга мышей с поведением
Авторы: Павел Шехтмейстер, Эрин М. Кэри, Даниэла Дуарте, Александр Нго, Грейс Гао, Николас А. Нельсон, Чарльз Л. Кларк и Аксель Ниммерьян.
DOI: 10.1038/s41467-023-36959-2
Название журнала: Nature Biotechnology
Название статьи: Транссегментарная визуализация спинного мозга мышей с поведением
Авторы: Павел Шехтмейстер, Даниэла Дуарте, Эрин М. Кэри, Александр Нго, Грейс Гао, Джек А. Олмстед, Николас А. Нельсон и Аксель Ниммерджан.
DOI: 10.1038/s41587-023-01700-3
Управление связи
Тел: (858) 453-4100
press@salk.edu
Институт Салка — это независимый некоммерческий исследовательский институт, основанный в 1960 году Джонасом Салком, разработчиком первой безопасной и эффективной вакцины против полиомиелита. Миссия Института — проводить фундаментальные, совместные, рискованные исследования, направленные на решение наиболее актуальных проблем общества, включая рак, болезнь Альцгеймера и уязвимость сельского хозяйства. Эта фундаментальная наука лежит в основе всех усилий по внедрению результатов исследований в практику, генерируя знания, которые позволяют создавать новые лекарства и инновации во всем мире.
