美國索爾克研究所科學(xué)家發(fā)明了一種可穿戴顯微鏡，可在以前無法進(jìn)入的區(qū)域生成小鼠脊髓活動(dòng)的高清實(shí)時(shí)圖像。《自然·通訊》和《自然·生物技術(shù)》上發(fā)表的兩篇論文詳細(xì)介紹了這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，有助于研究人員更好地了解健康和疾病背景下感覺和運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)基礎(chǔ)，例如慢性疼痛、癢、肌萎縮側(cè)索硬化癥或多發(fā)性硬化癥。

索爾克研究人員開發(fā)的可穿戴顯微鏡，可以對(duì)小鼠脊髓的細(xì)胞活動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。圖片來源：索爾克研究所

脊髓充當(dāng)信使，在大腦和身體之間傳遞信號(hào)，以調(diào)節(jié)從呼吸到運(yùn)動(dòng)的一切。雖然已知脊髓在傳遞疼痛信號(hào)中起著至關(guān)重要的作用，但技術(shù)限制了科學(xué)家在細(xì)胞水平上對(duì)這一過程的理解。

新研發(fā)的可穿戴顯微鏡分兩部分，寬度分別為7和14毫米左右（大約是小指或人體脊髓的寬度），可在以前無法進(jìn)入的脊柱區(qū)域?qū)崟r(shí)提供高分辨率、高對(duì)比度的多色成像。這項(xiàng)新技術(shù)可與微棱鏡植入物相結(jié)合，微棱鏡植入物是一種放置在目標(biāo)組織區(qū)域附近的小型反射玻璃元件。

微棱鏡增加成像深度，讓研究人員首次觀察到以前無法到達(dá)的細(xì)胞。它還允許同時(shí)對(duì)不同深度的細(xì)胞進(jìn)行成像，并且對(duì)組織的干擾最小。

有了這種新型顯微鏡，研究團(tuán)隊(duì)可以利用該技術(shù)來收集有關(guān)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的新信息，特別是對(duì)脊髓中的星形膠質(zhì)細(xì)胞、星形非神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行成像，因?yàn)樗麄兊脑缙诠ぷ鞅砻鬟@些細(xì)胞意外地參與了疼痛處理。

研究發(fā)現(xiàn)，擠壓老鼠的尾巴會(huì)激活星形膠質(zhì)細(xì)胞，從而在脊髓節(jié)段間發(fā)送協(xié)調(diào)信號(hào)。能夠可視化疼痛信號(hào)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)以及參與該過程的細(xì)胞，將使研究人員能夠測(cè)試和設(shè)計(jì)治療干預(yù)措施，徹底改變疼痛研究。

團(tuán)隊(duì)已開始研究脊髓中的神經(jīng)元和非神經(jīng)元活動(dòng)在不同的疼痛條件下是如何改變的，以及各種治療方法是如何控制異常細(xì)胞活動(dòng)的。

總編輯圈點(diǎn)：

索爾克研究所創(chuàng)造的這一設(shè)備，能夠讓人們前所未有地觀察到脊髓內(nèi)發(fā)生的信號(hào)模式。換句話說，迄今其他高分辨率技術(shù)都無法匹敵這種速度，自然也無法“看”到生物體內(nèi)與區(qū)域感覺和運(yùn)動(dòng)相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)。從長遠(yuǎn)來看，該新技術(shù)從根本上改變了科學(xué)家研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可能性，進(jìn)而改變?nèi)藗儗?duì)疼痛的理解和治療。