웨어러블 현미경은 척수에서 처리되는 통증의 HD 이미지를 보여줍니다.

솔크 연구소

구독함으로써 귀하는 언제든지 구독을 취소할 수 있는 이용 약관 및 정책에 동의하게 됩니다.

통증은 강력한 느낌이지만 통증이 세포 수준에서 어떻게 작용하는지 궁금한 적이 있습니까? 글쎄요, 샌디에고에 있는 솔크 연구소(Salk Insitute)의 과학자 팀은 실제로 통증과 관련된 내부 신경 메커니즘을 볼 수 있는 방법을 찾아냈습니다.

최근 발표된 연구에서 그들은 생쥐 척수의 신경 세포가 통증 신호를 어떻게 처리하는지 확인할 수 있는 착용형 현미경을 제안했습니다. 내면에서 고통을 바라보는 이 새로운 과정이 인간에게도 작용했다고 상상해 보세요. 그러면 우리는 사람이 느끼는 통증을 조절하는 정확한 신경 경로를 정확히 찾아낼 수 있을 것입니다.

공동 제1저자이자 연구원인 다니엘라 두아르테(Daniela Duarte)는 “통증 신호가 언제 어디서 발생하는지, 그리고 어떤 세포가 이 과정에 참여하는지 시각화할 수 있으면 치료 중재를 테스트하고 설계할 수 있다. 이 새로운 현미경은 통증 연구에 혁명을 일으킬 수 있다”고 말했다. 보도 자료에서 Salk.

솔크 연구소

연구 저자들은 착용 가능한 현미경이 이전에는 접근할 수 없었던 접근하기 어려운 척수 부분에 대한 고해상도 및 컬러 실시간 이미지를 제공할 수 있다고 주장합니다. 폭이 7mm와 14mm에 불과한 이 현미경에는 척수 조직과 세포의 고품질 이미지를 캡처할 수 있는 마이크로프리즘이 장착되어 있습니다.

이번 연구의 공동 제1저자인 에린 캐리(Erin Carey)는 “마이크로프리즘은 영상의 깊이를 높여 이전에는 도달할 수 없었던 세포를 처음으로 볼 수 있게 해준다”며 “또한 최소한의 조직으로 다양한 깊이의 세포를 동시에 영상화할 수 있게 해준다”고 설명했다. 방해."

연구자들은 쥐의 작은 착용형 현미경을 사용하여 척수의 별 모양의 성상교세포, 비신경교교세포(뉴런에 대사 지원을 제공하는 세포)를 관찰했습니다. 지금까지는 성상세포가 척수의 접근이 불가능한 부위에 위치하기 때문에 성상세포의 활동을 자세히 관찰하는 것이 불가능했습니다.

이전 연구에서 연구자들은 성상교세포가 통증을 처리하는 데 역할을 할 수 있다는 힌트를 발견했습니다. 이제 이러한 결과를 검증할 시간이었습니다. 그들은 쥐에게 착용 가능한 현미경을 장착한 다음 꼬리를 쥐어 과거 발견을 검증했습니다.

웨어러블 덕분에 연구자들은 처음으로 쥐의 척수에서 성상교세포의 활동을 색상, 깊이, 고해상도로 볼 수 있었습니다. 그들은 꼬리를 쥐는 통증이 성상교세포를 활성화시키는 것을 발견했습니다. 게다가, 현미경 장치가 가벼워서 쥐들이 들고 다니는 데에도 아무런 문제가 없었습니다.

수석 연구 저자인 Axel Nimmerjahn은 "이 새로운 착용형 현미경을 사용하면 다른 고해상도 기술로는 접근할 수 없는 속도로 영역의 감각 및 움직임과 관련된 신경 활동을 볼 수 있습니다."라고 말했습니다. 그는 또한 "우리의 착용형 현미경은 중추신경계를 연구할 때 가능한 것을 근본적으로 변화시켰습니다."라고 덧붙였습니다.

이 연구는 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.

연구 개요:

척수는 통증 관련 신호를 포함하여 감각운동 처리에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있지만, 척추판 전체에 걸쳐 유전적으로 정의된 세포 유형의 해당 활동 패턴을 조사하는 것은 여전히 ​​어려운 일입니다. 칼슘 이미징은 설치류의 행동에서 세포 활동 측정을 가능하게 했지만 현재는 표면 영역으로 제한됩니다. 여기에서는 만성적으로 이식된 마이크로프리즘을 사용하여 다른 고해상도 이미징 기술로는 접근할 수 없는 영역과 속도로 감각 및 운동 유발 활동을 이미지화했습니다. 이식된 마이크로프리즘을 통해 자유롭게 행동하는 동물의 층간 이미징을 가능하게 하기 위해 우리는 맞춤형 복합 마이크로렌즈를 갖춘 착용형 현미경을 추가로 개발했습니다. 이 시스템은 제한된 작동 거리, 해상도, 대비 및 무색 범위를 포함하여 이전 웨어러블 현미경의 여러 가지 문제를 해결합니다. 이 시스템을 사용하여 우리는 행동하는 쥐의 등쪽 뿔 성상교세포가 감각 운동 프로그램 종속 및 층별 칼슘 흥분을 보여줍니다. 또한, 우리는 타키키닌 전구체 1(Tac1) 발현 뉴런이 급성 기계적 통증에 대해 층류 활동을 나타내지만 운동은 아님을 보여줍니다.