Peneliti Salk mengembangkan dua mikroskop yang dapat dikenakan untuk mencitrakan aktivitas seluler di daerah sumsum tulang belakang yang sebelumnya tidak dapat diakses dari tikus yang bergerak secara real-time. Kredit: Institut Salk
Sumsum tulang belakang bertindak sebagai pembawa pesan, membawa sinyal antara otak dan tubuh untuk mengatur segalanya mulai dari pernapasan hingga gerakan. Sementara sumsum tulang belakang diketahui memainkan peran penting dalam menyampaikan sinyal rasa sakit, teknologi telah membatasi pemahaman para ilmuwan tentang bagaimana proses ini terjadi pada tingkat sel. Sekarang, para ilmuwan Salk telah menciptakan mikroskop yang dapat dikenakan untuk memungkinkan wawasan yang belum pernah terjadi sebelumnya ke dalam pola pensinyalan yang terjadi di dalam sumsum tulang belakang tikus.
Kemajuan teknologi ini, dirinci dalam dua makalah yang diterbitkan di Nature Communications pada 21 Maret 2023, dan Nature Biotechnology pada 6 Maret 2023, akan membantu para peneliti lebih memahami dasar saraf dari sensasi dan gerakan dalam konteks sehat dan sakit, seperti nyeri kronis, gatal, amyotrophic lateral sclerosis (ALS), atau multiple sclerosis (MS).
“Mikroskop baru yang dapat dikenakan ini memungkinkan kita untuk melihat aktivitas saraf yang terkait dengan sensasi dan gerakan di daerah dan dengan kecepatan yang tidak dapat diakses oleh teknologi resolusi tinggi lainnya,” kata penulis senior Axel Nimmerjahn, profesor dan direktur Waitt Advanced Biophotonics Center. “Mikroskop kami yang dapat dipakai secara mendasar mengubah apa yang mungkin terjadi saat mempelajari sistem saraf pusat.”
Mikroskop yang dapat dipakai memiliki lebar sekitar tujuh dan empat belas milimeter (kira-kira selebar jari kelingking atau sumsum tulang belakang manusia) dan menawarkan pencitraan beresolusi tinggi, kontras tinggi, dan multiwarna secara real-time di seluruh wilayah tulang belakang yang sebelumnya tidak dapat diakses. tali. Teknologi baru ini dapat dikombinasikan dengan implan mikroprisme, yaitu elemen kaca reflektif kecil yang ditempatkan di dekat daerah jaringan yang diinginkan.
Neuron di sumsum tulang belakang (biru), termasuk yang mengirim sinyal tentang rasa sakit (hijau), ditangkap menggunakan salah satu mikroskop baru yang dapat dipakai. Kredit: Institut Salk
“Mikroprisme meningkatkan kedalaman pencitraan, sehingga sel-sel yang sebelumnya tidak terjangkau dapat dilihat untuk pertama kalinya. Ini juga memungkinkan sel-sel pada berbagai kedalaman dicitrakan secara bersamaan dan dengan gangguan jaringan minimal,” kata Erin Carey, rekan penulis pertama salah satu dari studi dan peneliti di lab Nimmerjahn.
Pavel Shekhtmeyster, mantan postdoctoral fellow di lab Nimmerjahn dan co-first author pada kedua studi tersebut, setuju, “Kami telah mengatasi hambatan bidang pandang dan kedalaman dalam konteks penelitian sumsum tulang belakang. Mikroskop yang dapat dikenakan kami cukup ringan untuk menjadi dibawa oleh tikus dan memungkinkan pengukuran yang sebelumnya dianggap tidak mungkin.”
Dengan mikroskop baru, tim Nimmerjahn mulai menerapkan teknologi tersebut untuk mengumpulkan informasi baru tentang sistem saraf pusat. Secara khusus, mereka ingin mencitrakan astrosit, sel glial non-saraf berbentuk bintang, di sumsum tulang belakang karena pekerjaan tim sebelumnya menunjukkan keterlibatan tak terduga sel dalam pemrosesan nyeri.
Tim menemukan bahwa meremas ekor tikus mengaktifkan astrosit, mengirimkan sinyal terkoordinasi ke seluruh segmen sumsum tulang belakang. Sebelum penemuan mikroskop baru, tidak mungkin untuk mengetahui seperti apa aktivitas astrosit — atau seperti apa aktivitas seluler di seluruh daerah sumsum tulang belakang hewan yang bergerak.
Dari kiri: Daniela Duarte, Erin Carey, Axel Nimmerjahn, dan Pavel Shekhtmeyster. Kredit: Institut Salk
“Mampu memvisualisasikan kapan dan di mana sinyal rasa sakit terjadi dan sel apa yang berpartisipasi dalam proses ini memungkinkan kita untuk menguji dan merancang intervensi terapeutik,” kata Daniela Duarte, salah satu penulis pertama dari salah satu studi dan peneliti di lab Nimmerjahn. “Mikroskop baru ini dapat merevolusi studi tentang rasa sakit.”
Tim Nimmerjahn telah mulai menyelidiki bagaimana aktivitas saraf dan non-saraf di sumsum tulang belakang diubah dalam kondisi nyeri yang berbeda dan bagaimana berbagai perawatan mengontrol aktivitas sel abnormal.
Penulis lain termasuk Alexander Ngo, Grace Gao, Nicholas A. Nelson, Jack A. Olmstead, dan Charles L. Clark dari Salk.
Informasi lebih lanjut: Pencitraan translaminar multipleks di sumsum tulang belakang tikus berperilaku, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36959-2
Pavel Shekhtmeyster et al, Pencitraan trans-segmental di sumsum tulang belakang tikus berperilaku, Nature Biotechnology (2023). DOI: 10.1038/s41587-023-01700-3
Disediakan oleh Institut Salk
Kutipan: Mikroskop yang dapat dipakai memajukan pencitraan sumsum tulang belakang pada tikus (2023, 21 Maret) diambil 21 Maret 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-03-wearable-microscopes-advance-spinal-cord.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.