I microscopi indossabili mostrano immagini HD del dolore elaborato dal midollo spinale

Istituto Salk

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Il dolore è una sensazione potente ma ti sei mai chiesto come funziona il dolore a livello cellulare? Ebbene, un team di scienziati del Salk Institute di San Diego ha effettivamente trovato un modo per vedere il meccanismo neurale interno associato al dolore.

Nel loro studio recentemente pubblicato, propongono microscopi indossabili con i quali sono stati in grado di verificare come le cellule nervose nel midollo spinale dei topi elaborano i segnali del dolore. Immaginate se questo nuovo processo di guardare il dolore dall’interno funzionasse anche sugli esseri umani; poi saremmo in grado di individuare l'esatto percorso neurale che controlla il dolore provato da una persona.

"Essere in grado di visualizzare quando e dove si verificano i segnali del dolore e quali cellule partecipano a questo processo ci consente di testare e progettare interventi terapeutici. Questi nuovi microscopi potrebbero rivoluzionare lo studio del dolore", ha affermato Daniela Duarte, co-autrice e ricercatrice presso Salk, nel comunicato stampa.

Istituto Salk

Gli autori dello studio affermano che il loro microscopio indossabile può fornire immagini ad alta risoluzione e colorate in tempo reale di parti del midollo spinale difficili da raggiungere a cui in precedenza non era possibile accedere. Misurando solo 7 e 14 millimetri di larghezza, i microscopi sono dotati di un microprisma che consente loro di catturare immagini di alta qualità di tessuti e cellule del midollo spinale.

Erin Carey, la co-autrice dello studio, ha spiegato: "Il microprisma aumenta la profondità dell'imaging, in modo che le cellule precedentemente irraggiungibili possano essere visualizzate per la prima volta. Inoltre consente di acquisire immagini di cellule a varie profondità simultaneamente e con una minima quantità di tessuto". disturbo."

I ricercatori hanno utilizzato i minuscoli microscopi indossabili nei topi per osservare gli astrociti a forma di stella, cellule gliali non neuronali (cellule che forniscono supporto metabolico ai neuroni) del midollo spinale. Finora era impossibile osservare da vicino l’attività degli astrociti poiché si trovano in una regione inaccessibile del midollo spinale.

Durante i loro studi precedenti, i ricercatori hanno trovato indizi sul fatto che gli astrociti potrebbero svolgere un ruolo nell’elaborazione del dolore. Era giunto il momento di convalidare questi risultati. Hanno dotato i topi di microscopi indossabili e poi hanno spremuto loro la coda per convalidare i risultati passati.

Grazie ai dispositivi indossabili, i ricercatori hanno potuto osservare per la prima volta l'attività degli astrociti nel midollo spinale dei topi, e anche questo con colori, profondità e alta risoluzione. Hanno notato che il dolore provocato dalla compressione della coda attivava gli astrociti. Inoltre, poiché la configurazione del microscopio era leggera, anche i topi non hanno avuto problemi a trasportarlo.

L'autore senior dello studio Axel Nimmerjahn ha dichiarato: "Questi nuovi microscopi indossabili ci consentono di vedere l'attività nervosa correlata alle sensazioni e al movimento in regioni e a velocità inaccessibili con altre tecnologie ad alta risoluzione". Ha inoltre aggiunto: "I nostri microscopi indossabili cambiano radicalmente ciò che è possibile quando si studia il sistema nervoso centrale".

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Estratto dello studio:

Sebbene sia noto che il midollo spinale svolge ruoli critici nell’elaborazione sensomotoria, inclusa la segnalazione correlata al dolore, i modelli di attività corrispondenti in tipi cellulari geneticamente definiti attraverso le lamine spinali sono rimasti difficili da studiare. L'imaging del calcio ha consentito misurazioni dell'attività cellulare nei roditori comportamentali, ma attualmente è limitato alle regioni superficiali. Qui, utilizzando microprismi impiantati cronicamente, abbiamo ripreso l’attività sensoriale e motoria evocata in regioni e a velocità inaccessibili con altre tecniche di imaging ad alta risoluzione. Per consentire l'imaging translaminare negli animali che si comportano liberamente attraverso microprismi impiantati, abbiamo inoltre sviluppato microscopi indossabili con microlenti composte su misura. Questo sistema affronta molteplici sfide dei precedenti microscopi indossabili, tra cui la distanza di lavoro limitata, la risoluzione, il contrasto e la gamma acromatica. Utilizzando questo sistema, mostriamo che gli astrociti del corno dorsale nei topi comportamentali mostrano un'eccitazione di calcio dipendente dal programma sensomotorio e specifica della lamina. Inoltre, mostriamo che i neuroni che esprimono il precursore 1 della tachichinina (Tac1) mostrano attività translaminare al dolore meccanico acuto ma non alla locomozione.