ウェアラブル顕微鏡は、脊髄によって処理された痛みの HD 画像を表示します

ソーク研究所

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痛みは強い感情ですが、痛みが細胞レベルでどのように作用するか考えたことはありますか? サンディエゴに本拠を置くソーク研究所の科学者チームは、実際に、痛みに関連する内部神経機構を観察する方法を発見しました。

最近発表された研究では、マウスの脊髄の神経細胞がどのように痛みの信号を処理するかを確認できるウェアラブル顕微鏡を提案しています。 痛みを内側から見るというこの新しいプロセスが人間にも機能するかどうかを想像してみてください。 そうすれば、人が感じる痛みを制御する神経経路を正確に特定できるでしょう。

「いつ、どこで痛みの信号が発生し、どの細胞がこのプロセスに関与しているかを視覚化できるため、治療介入のテストと設計が可能になります。これらの新しい顕微鏡は、痛みの研究に革命をもたらす可能性があります」と共同筆頭著者であり研究者のダニエラ・ドゥアルテ氏は述べた。ソーク氏はプレスリリースでこう述べている。

ソーク研究所

研究著者らは、同社のウェアラブル顕微鏡により、これまでアクセスできなかった脊髄の届きにくい部分の高解像度でカラーのリアルタイム画像を提供できると主張している。 幅わずか 7 ミリメートルと 14 ミリメートルのこの顕微鏡にはマイクロプリズムが装備されており、脊髄の組織や細胞の高品質な画像を取得できます。

この研究の共同筆頭著者であるエリン・キャリー氏は、「マイクロプリズムによりイメージングの深さが増すため、これまで到達できなかった細胞を初めて観察できるようになります。また、さまざまな深さの細胞を最小限の組織で同時にイメージングできるようになります」と説明した。妨害。"

研究者らは、マウスに装着した小型のウェアラブル顕微鏡を使用して、脊髄の非神経グリア細胞（ニューロンに代謝をサポートする細胞）である星形の星状膠細胞を観察した。 アストロサイトは脊髄のアクセスできない領域に位置しているため、これまでアストロサイトの活動を詳しく観察することは不可能でした。

研究者らは以前の研究で、アストロサイトが痛みの処理に役割を果たしている可能性があるというヒントを発見した。 これらの発見を検証するときが来ました。 彼らはマウスにウェアラブル顕微鏡を装着し、尻尾を絞って過去の発見を検証した。

ウェアラブルのおかげで、研究者らは初めてマウスの脊髄内のアストロサイトの活動を色、深さ、高解像度で観察することができました。 彼らは、尾を絞られることによる痛みがアストロサイトを活性化させることに気づきました。 さらに、顕微鏡のセットアップは軽量だったので、マウスはそれを運ぶのにも問題がありませんでした。

研究の上級著者であるアクセル・ニンマーヤーン氏は、「これらの新しいウェアラブル顕微鏡により、他の高解像度技術ではアクセスできない領域や速度での感覚や動きに関連する神経活動を観察できるようになった」と述べた。 同氏はさらに、「当社のウェアラブル顕微鏡は、中枢神経系の研究でできることを根本的に変えます。」と付け加えた。

この研究はNature Communications誌に掲載される。

研究概要:

脊髄は、痛みに関連したシグナル伝達を含む感覚運動処理において重要な役割を果たすことが知られているが、脊髄層全体にわたる遺伝的に定義された細胞型の対応する活動パターンを調査することは依然として困難である。 カルシウムイメージングにより、行動するげっ歯類の細胞活動測定が可能になりましたが、現在は表面領域に限定されています。 ここでは、慢性的に埋め込まれたマイクロプリズムを使用して、他の高解像度イメージング技術ではアクセスできない領域および速度で感覚および運動誘発活動をイメージングしました。 埋め込まれたマイクロプリズムを通じて自由に行動する動物の層間イメージングを可能にするために、カスタム複合マイクロレンズを備えたウェアラブル顕微鏡をさらに開発しました。 このシステムは、作動距離、解像度、コントラスト、無彩色範囲の制限など、これまでのウェアラブル顕微鏡の複数の課題に対処します。 このシステムを使用して、行動しているマウスの後角アストロサイトが感覚運動プログラム依存性および層特異的なカルシウム興奮を示すことを示します。 さらに、タキキニン前駆体 1 (Tac1) を発現するニューロンは、急性の機械的痛みに対しては層貫通活動を示すが、運動には影響を与えないことを示します。