可穿戴显微镜促进小鼠脊髓成像

脊髓扮演着信使的角色，在大脑和身体之间传递信号，以调节从呼吸到运动的一切。虽然众所周知，脊髓在传递疼痛信号方面发挥着重要作用，但技术的发展限制了科学家们对这一过程在细胞水平上是如何发生的理解。现在，索尔克的科学家们已经发明了可穿戴显微镜，能够前所未有地深入了解小鼠脊髓内发生的信号模式。

这科技进步的两篇论文详细介绍了自然通讯2023年3月21日，以及自然生物技术将于2023年3月6日发布，将帮助研究人员更好地理解健康和疾病环境下感觉和运动的神经基础，例如慢性疼痛痒,肌萎缩性侧索硬化症或多发性硬化症(MS)。

“这些新的可穿戴显微镜使我们能够看到神经活动与区域的感觉和运动有关，而且速度是其他高分辨率技术无法达到的，”韦特高级生物光子学中心副教授兼主任、资深作者阿克塞尔·尼默贾恩说。“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。”

这种可穿戴式显微镜大约有7毫米和14毫米宽(大约是小手指或人类脊髓的宽度)，并提供高分辨率、高对比度和多色成像实时穿过以前无法到达的脊髓区域。这项新技术可以与微棱镜植入物相结合，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，所以以前无法到达的细胞可以第一次被看到。它还允许在不同深度的细胞同时成像，而组织干扰最小，”其中一项研究的共同第一作者、尼默贾恩实验室的研究员艾琳·凯里(Erin Carey)说。

帕维尔·谢赫特迈斯特(Pavel Shekhtmeyster)是尼默贾恩实验室的前博士后研究员，也是这两项研究的共同第一作者，他同意说:“在脊髓研究的背景下，我们已经克服了视野和深度的障碍。我们的可穿戴显微镜足够轻，可以由老鼠携带，可以进行以前认为不可能的测量。”

有了这种新型显微镜，尼默贾恩的团队开始应用这项技术来收集有关中枢神经系统的新信息。特别是，他们想要成像脊髓中的星形胶质细胞，星形非神经元胶质细胞，因为该团队早期的作品这表明细胞意外地参与了疼痛处理。

研究小组发现，挤压老鼠的尾巴可以激活星形胶质细胞，在脊髓节段发送协调的信号。在新显微镜发明之前，人们不可能知道星形胶质细胞的活动是什么样子，或者是什么任何细胞活动看起来就像运动动物的脊髓区域一样。

“能够想象时间和地点疼痛信号其中一项研究的共同第一作者、尼默尔贾恩实验室的研究员丹妮拉·杜阿尔特说:“我们可以测试和设计治疗干预措施。“这些新型显微镜可能会彻底改变对疼痛的研究。”

尼默贾恩的团队已经开始研究大脑中神经元和非神经元的活动脊髓在不同的疼痛情况下，不同的治疗方法如何控制异常的细胞活动。

其他作者包括Alexander Ngo、Grace Gao、Nicholas A. Nelson、Jack A. Olmstead和Salk的Charles L. Clark。