Los investigadores de Salk desarrollaron dos microscopios portátiles para obtener imágenes de la actividad celular en regiones previamente inaccesibles de la médula espinal de ratones en movimiento en tiempo real. Crédito: Instituto Salk
La médula espinal actúa como un mensajero, transportando señales entre el cerebro y el cuerpo para regularlo todo, desde la respiración hasta el movimiento. Si bien se sabe que la médula espinal desempeña un papel esencial en la transmisión de señales de dolor, la tecnología ha limitado la comprensión de los científicos sobre cómo ocurre este proceso a nivel celular. Ahora, los científicos de Salk han creado microscopios portátiles para permitir una visión sin precedentes de los patrones de señalización que se producen en la médula espinal de los ratones.
Este avance tecnológico, detallado en dos artículos publicados en Comunicaciones de la naturaleza el 21 de marzo de 2023, y Naturaleza Biotecnología el 6 de marzo de 2023, ayudará a los investigadores a comprender mejor la base neural de las sensaciones y el movimiento en contextos saludables y de enfermedades, como el dolor crónico, la picazón, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) o la esclerosis múltiple (EM).
«Estos nuevos microscopios portátiles nos permiten ver la actividad nerviosa relacionada con las sensaciones y el movimiento en regiones y a velocidades inaccesibles para otras tecnologías de alta resolución», dice el autor principal Axel Nimmerjahn, profesor asociado y director del Centro de Biofotónica Avanzada de Waitt. «Nuestros microscopios portátiles cambian fundamentalmente lo que es posible al estudiar el sistema nervioso central».
Los microscopios portátiles tienen aproximadamente siete y catorce milímetros de ancho (aproximadamente el ancho de un dedo meñique o la médula espinal humana) y ofrecen imágenes de alta resolución, alto contraste y multicolores en tiempo real en regiones previamente inaccesibles de la columna vertebral. cable. La nueva tecnología se puede combinar con un implante de microprisma, que es un pequeño elemento de vidrio reflectante que se coloca cerca de las regiones de interés del tejido.
Neuronas en la médula espinal (azul), incluidas las que envían señales sobre el dolor (verde), capturadas con uno de los nuevos microscopios portátiles. Crédito: Instituto Salk
«El microprisma aumenta la profundidad de la imagen, por lo que las células que antes eran inalcanzables se pueden ver por primera vez. También permite obtener imágenes de células a varias profundidades simultáneamente y con una alteración mínima del tejido», dice Erin Carey, coautora de uno de los los estudios y el investigador en el laboratorio de Nimmerjahn.
Pavel Shekhmeyster, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Nimmerjahn y coautor principal de ambos estudios, está de acuerdo: «Hemos superado las barreras de profundidad y campo de visión en el contexto de la investigación de la médula espinal. Nuestros microscopios portátiles son lo suficientemente livianos como para ser transportados por ratones y permiten mediciones que antes se creían imposibles».
Con los nuevos microscopios, el equipo de Nimmerjahn comenzó a aplicar la tecnología para recopilar nueva información sobre el sistema nervioso central. En particular, querían obtener imágenes de los astrocitos, células gliales no neuronales con forma de estrella, en la médula espinal porque el trabajo anterior del equipo sugería la participación inesperada de las células en el procesamiento del dolor.
El equipo descubrió que apretar las colas de los ratones activaba los astrocitos y enviaba señales coordinadas a través de los segmentos de la médula espinal. Antes de la invención de los nuevos microscopios, era imposible saber cómo era la actividad de los astrocitos, o qué cualquier la actividad celular parecía a través de esas regiones de la médula espinal de los animales en movimiento.
Desde la izquierda: Daniela Duarte, Erin Carey, Axel Nimmerjahn y Pavel Shekhmeyster. Crédito: Instituto Salk
«Poder visualizar cuándo y dónde ocurren las señales de dolor y qué células participan en este proceso nos permite probar y diseñar intervenciones terapéuticas», dice Daniela Duarte, coautora de uno de los estudios e investigadora en el laboratorio de Nimmerjahn. «Estos nuevos microscopios podrían revolucionar el estudio del dolor».
El equipo de Nimmerjahn ya ha comenzado a investigar cómo se altera la actividad neuronal y no neuronal en la médula espinal en diferentes condiciones de dolor y cómo varios tratamientos controlan la actividad celular anormal.
Otros autores incluyen a Alexander Ngo, Grace Gao, Nicholas A. Nelson, Jack A. Olmstead y Charles L. Clark de Salk.
Más información:
Imágenes translaminares multiplex en la médula espinal de ratones que se comportan, Comunicaciones de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36959-2
Pavel Shekhmeyster et al, Imágenes transegmentarias en la médula espinal de ratones que se comportan, Naturaleza Biotecnología (2023). DOI: 10.1038/s41587-023-01700-3
Citación: Los microscopios portátiles avanzan las imágenes de la médula espinal en ratones (21 de marzo de 2023) recuperado el 21 de marzo de 2023 de https://medicalxpress.com/news/2023-03-wearable-microscopes-advance-spinal-cord.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
