Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Små mikroskoper avslører skjult rolle av nervesystemet celler

Anonim

Et mikroskop om størrelsen på en krone gir forskere et nytt vindu i hverdagen av celler i ryggmargen. Den innovative teknologien viste at astrocyter - celler i nervesystemet som ikke fører elektriske signaler, og som tradisjonelt sett ble sett på som bare støttende - reagerer uventet på intens følelse.

annonse


Det nye miniatyriserte mikroskopet og tilhørende bildemetoder, beskrevet av Salk Institute-forskere 28. april 2016 i Nature Communications, gir uovertruffen innsikt i nervesystemfunksjonen og kan føre til nye smertebehandlinger for ryggmargenskader, kronisk kløe og neurodegenerative sykdommer som amyotrofiske sykdommer lateral sklerose (ALS).

Ryggmargen er avgjørende for å føle og svare på verden. Noen ganger virker det selv uavhengig av hjernen, for eksempel når hånden din recoils fra en varm komfyr før sensasjonen er fullt registrert. Men det er ukjent akkurat hvordan cellene i ryggmargen kodes for disse og andre følelser fra huden eller indre organer.

I den nye studien forbedret seniorforfatteren Axel Nimmerjahn, en assisterende professor i Salk Waitt Advanced Biophotonics Center, og hans team på de miniatyriserte mikroskopene de først ble beskrevet i 2008. Forskernes nye versjon - som inneholder mange maskinvare- og programvareforbedringer - -aktivert dem til å visualisere endringer i mobilaktivitet i våkne roamingmus.

"Forskere har lenge drømt om å kunne registrere cellulære aktivitetsmønstre i ryggraden til et vått dyr. I tillegg kan vi nå gjøre dette i et fritt oppførende dyr, noe som er veldig spennende, sier først forfatter Kohei Sekiguchi, en Salkforsker og PhD-student ved University of California, San Diego.

Det meste av Salk-lagets tidligere arbeid fokuserte på distribusjon av mikroskoper for å observere hjernene til levende dyr. Ryggmargen, derimot, presenterte en større utfordring av flere grunner. For eksempel, i motsetning til hjernen, omgir flere, uavhengige bevegelige ryggvirvlene ryggraden. Ryggmargen er også nærmere pulserende organer (hjerte og lunger), som kan hindre stabil syn på cellene i. Men ved å utvikle nye mikroskopi og prosessoriske og beregningsmessige tilnærminger, var laget i stand til å overvinne disse utfordringene og fange virkningen av levende celler i sanntid og under sterke bevegelser.

I det nye arbeidet oppdaget gruppen at forskjellige stimuli - som lysfølsomhet eller trykk - aktiverer ulike delsett av spinal sensoriske nevroner. De fant også at visse funksjoner, som intensiteten eller varigheten av en gitt stimulus, reflekteres i nevronens aktivitet.

Til lagets overraskelse, astrocytter, tradisjonelt antatt å være passive støtte celler, også svare på stimuli (om enn annerledes enn nevronene). Selv om astrocytene ikke kan sende elektriske signaler som neuroner kan, genererte de sine egne kjemiske signaler på en koordinert måte under intense stimuli.

Nimmerjahn er begeistret for dette resultatet fordi hans gruppe har en langvarig interesse i å forstå astrocytter og deres roller i nervesystemfunksjon og sykdom. Disse cellene blir stadig mer verdsatt som viktige aktører i hvordan nervesystemet utvikler seg og fungerer, og kan tjene som lovende nye legemiddelmål, sier han.

"Ikke bare kan vi nå studere normal sensorisk behandling, men vi kan også se på sykdomssammenheng som ryggmargsskade og hvordan behandlinger faktisk påvirker cellene, " sier Nimmerjahn.

Teamet arbeider nå for samtidig registrering av berørings- eller smerterelatert aktivitet i hjernen og ryggmargen ved hjelp av flere iterasjoner av miniatyriserte mikroskoper, noe som gjør at de kan overvåke og manipulere flere celletyper ved enda høyere oppløsninger.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Salk Institute . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Kohei J. Sekiguchi, Pavel Shekhtmeyster, Katharina Merten, Alexander Arena, Daniela Cook, Elizabeth Hoffman, Alexander Ngo, Axel Nimmerjahn. Imaging storskala cellulær aktivitet i ryggmargen av fritt oppfører mus . Nature Communications, 2016; 7: 11450 DOI: 10, 1038 / ncomms11450