可穿戴显微镜推进小鼠脊髓成像

脊髓充当信使，在大脑和身体之间传递信号，以调节从呼吸到运动的一切。虽然已知脊髓在传递疼痛信号方面起着至关重要的作用，但技术限制了科学家对这一过程如何在细胞水平上发生的理解。现在，Salk科学家已经创造了可穿戴显微镜，可以对小鼠脊髓内发生的信号模式进行前所未有的洞察。

这项技术进步在21年2023月6日发表在Nature Communications和2023年<>月<>日发表在Nature Biotechnology上的两篇论文中详细介绍，将帮助研究人员更好地了解健康和疾病背景下感觉和运动的神经基础，例如慢性疼痛，瘙痒，肌萎缩侧索硬化症(ALS)或多发性硬化症(MS)。

“这些新的可穿戴显微镜使我们能够看到与其他高分辨率技术无法达到的区域和速度中的感觉和运动相关的神经活动，”资深作者，Waitt高级生物光子学中心副教授兼主任Axel Nimmerjahn说。“我们的可穿戴显微镜从根本上改变了研究中枢神经系统的可能性。

可穿戴显微镜的宽度约为7毫米和14毫米(大约是小指或人体脊髓的宽度)，可在以前无法进入的脊髓区域实时提供高分辨率，高对比度和多色成像。新技术可以与微棱镜植入物结合使用，微棱镜植入物是一种放置在感兴趣组织区域附近的小型反射玻璃元件。

“微棱镜增加了成像的深度，因此可以首次观察以前无法到达的细胞。它还允许同时对不同深度的细胞进行成像，并且组织干扰最小，“Nimmerjahn实验室的一项研究的共同第一作者和研究员Erin Carey说。

Nimmerjahn实验室的前博士后研究员Pavel Shekhtmeyster和这两项研究的共同第一作者同意，“我们已经克服了脊髓研究背景下的视野和深度障碍。我们的可穿戴显微镜足够轻，可以由小鼠携带，并且可以进行以前认为不可能的测量。

有了新型显微镜，Nimmerjahn的团队开始应用该技术来收集有关中枢神经系统的新信息。特别是，他们想对脊髓中的星形胶质细胞(星形非神经元神经胶质细胞)进行成像，因为该团队早期的工作表明这些细胞意外地参与了疼痛处理。

研究小组发现，挤压小鼠的尾巴会激活星形胶质细胞，在脊髓段之间发送协调信号。在发明新显微镜之前，不可能知道星形胶质细胞的活动是什么样子的，或者任何细胞活动在移动动物的脊髓区域是什么样子的。

“能够可视化疼痛信号发生的时间和地点以及哪些细胞参与这一过程使我们能够测试和设计治疗干预措施，”Nimmerjahn实验室的一项研究的共同第一作者和研究员Daniela Duarte说。“这些新的显微镜可以彻底改变疼痛的研究。

Nimmerjahn的团队已经开始研究脊髓中的神经元和非神经元活动如何在不同的疼痛条件下改变，以及各种治疗方法如何控制异常细胞活动。

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